(57)【要約】      （修正有） 【課題】  着弾後の液体の挙動に起因する液体の溢れを抑制し、液体の塗布によって形成されたパターンの精度向上を実現できる液滴吐出ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置、当該駆動方法又は装置を用いたデバイスの製造方法、並びに当該製造方法を用いて製造されるデバイスを提供する。【解決手段】  キャビティ１２１と、圧力発生素子１５０と、ノズル開口１１１とを有する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、駆動信号に応じてノズル開口から複数の液滴Ｄを順次吐出し、当該液滴を被塗布領域に着弾させて塗布液を塗布し、液滴が被塗布領域に着弾した際に、当該塗布液の外側方向の振動と、当該塗布液の内側方向の振動とが生じ、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に、液滴が被塗布領域に着弾するように、圧力発生素子に駆動信号を印加することを特徴とする。【選択図】  図６
2006075660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、
前記駆動信号に応じて前記ノズル開口から複数の前記液滴を順次吐出し、当該液滴を被塗布領域に着弾させて塗布液を塗布し、
前記液滴が前記被塗布領域に着弾した際に、当該塗布液の外側方向の振動と、当該塗布液の内側方向の振動とが生じ、
前記塗布液の内側方向の振動が生じると同時に、前記液滴が前記被塗布領域に着弾するように、前記圧力発生素子に前記駆動信号を印加することを特徴とする液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項２】
前記駆動信号は、連続した複数の波形からなる波形群を含み、
当該波形群のうちの少なくとも一つの波形は、前記塗布液の内側方向の振動を打ち消すための液滴を吐出する打ち消し波形であり、
前記圧力発生素子に当該打ち消し波形を印加することを特徴とする請求項１に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項３】
前記波形群のうち少なくとも一つの波形は、前記キャビティ内に収容される前記液体の前記キャビティにおける振動周期にほぼ同期する同期波形であり、
前記圧力発生素子に当該同期波形を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項４】
前記波形は、前記キャビティの容積を増大させて前記キャビティ内に負圧を発生させる第１波形部と、
前記圧力発生素子の駆動を一定時間停止する第２波形部と、
前記キャビティの容積を急激に減少させて前記キャビティ内を加圧する第３波形部と、
前記圧力発生素子の駆動を一定時間停止する第４波形部と、
からなることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項５】
前記駆動信号は、前記ノズル開口における前記液体の振動を抑制する抑制波形を含むことを特徴とする請求項４記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項６】
前記波形群に含まれる波形の各々は、波高値が徐々に小さくなる波形であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項７】
前記液滴が前記被塗布領域に着弾する際の前記塗布液の振動を撮像し、当該撮像した画像から前記塗布液の内側方向の振動が生じる時間を測定し、当該測定結果に基づいて前記駆動信号を作成することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項８】
前記被塗布領域の周囲には隔壁が設けられており、当該隔壁の内側の前記被塗布領域に前記塗布液を充填させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法。
【請求項９】
所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置であって、
前記駆動信号に応じて前記ノズル開口から複数の前記液滴を順次吐出し、当該液滴を被塗布領域に着弾させて塗布液を塗布し、
前記液滴が前記被塗布領域に着弾した際に、当該塗布液の外側方向の振動と、当該塗布液の内側方向の振動とが生じ、
前記塗布液の内側方向の振動が生じると同時に、前記液滴が前記被塗布領域に着弾するように、前記圧力発生素子に前記駆動信号を印加することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項１０】
所定箇所に機能性を有するパターンが形成されたワークを備えたデバイスの製造方法であって、
請求項１から請求項８の何れか一項に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法、又は、請求項９に記載の液滴吐出装置を用いて、前記液滴吐出ヘッドが備える前記ノズル開口から前記所定の液体を吐出する吐出工程を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０記載のデバイスの製造方法を用いて製造されたことを特徴とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の液体を液滴として吐出する液滴吐出ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置、当該駆動方法又は装置を用いたデバイスの製造方法、並びに当該製造方法を用いて製造されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
液滴吐出装置に設けられる液滴吐出ヘッドは、所定の液体を収容する圧力発生室と、圧力発生室を加圧するピエゾ（ＰＺＴ）素子等の圧力発生素子と、圧力発生室に連通するノズル開口とを含んで構成されている。かかる構成の液滴吐出ヘッドにおいては、圧力発生素子に駆動信号を印加して圧力発生室の液体を加圧することで、微少量の液体がノズル開口から液滴として吐出される。
【０００３】
圧力発生素子に印加する駆動信号は、例えば圧力発生室の容積を増大させて圧力発生室内に負圧を発生させる引込部と、増大した圧力発生室の容積を一定時間保持する保持部と、圧力発生室の容積を急激に減少させて圧力発生室内を加圧する押出部と、ノズル開口における液体の液面（メニスカス）の振動を抑制する制振部とを有している。かかる駆動信号を圧力発生素子に連続して印加することにより、ノズル開口から所定量の液滴が連続して吐出される。なお、従来の液滴吐出ヘッドの駆動方法については、例えば以下の特許文献１，２を参照されたい。
【特許文献１】特開２００４−００１４７９号公報
【特許文献２】特開２００１−０４７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年において、上述した液滴吐出装置はプリンタ等の画像形成装置以外に、液晶表示装置等の表示装置で用いられるカラーフィルタ、マイクロレンズアレイ、その他の微細なパターンを有する各種デバイスの製造に用いられてきている。例えば、カラーフィルタの製造工程においては、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなる各色のインクを所定の位置に所定量だけ吐出させるために液滴吐出装置が用いられている。
このような用途に液滴吐出装置を用いる場合においては、液体が塗布される被塗布領域に相対的な撥液性及び親液性を有する部位や、バンクと呼ばれる隔壁を予め形成するのが一般的である。このような部位や隔壁を形成することで、撥液部に塗布された液体を親液部に流動させたり、隔壁の内側に液体を留まらせたりすることが可能となっている。
【０００５】
しかしながら、本発明者は、上記のような撥液部、親液部、及びバンクを形成して被塗布領域内に液体を留まらせようとしても、着弾後の液体の挙動によっては被塗布領域から液体が溢れてしまうことを確認した。また、例えばカラーフィルタの製造において、このような液体の溢れが生じてしまうと、隣接画素に着色インクの混色が生じ、不良が生じてしまうという問題を見出した。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、着弾後の液体の挙動に起因する液体の溢れを抑制し、液体の塗布によって形成されたパターンの精度向上を実現できる液滴吐出ヘッドの駆動方法及び液滴吐出装置、当該駆動方法又は装置を用いたデバイスの製造方法、並びに当該製造方法を用いて製造されるデバイス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】
本発明者は、液滴吐出装置を用いて液体を被塗布領域に液体を留まらせるために、撥液部、親液部、及びバンクを形成しても、撥液部の表面が一旦濡れることによって液体に含まれる溶媒分子等が撥液部の表面に残留してしまい、その表面エネルギが変化して撥液性が低下してしまうことに着目した。また、被塗布領域に複数の液滴が着弾すると、当該被塗布領域の表面において液体が振動し、かつ、接触面積が拡大したり収縮したりしながら液体が被塗布領域に塗布されることを見出した。
そして、本発明者は、このような被塗布領域における液滴着弾後の液体の挙動に起因して、被塗布領域から液体が溢れてしまうことを見出した。また、例えばカラーフィルタの製造において、このような液体の溢れが生じてしまうと、隣接画素に着色インクの混色が生じ、不良が生じてしまうという問題を見出した。
そこで、本発明者は、上記に基づいて以下の手段を有する本発明を想到した。
【０００８】
即ち、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドの駆動方法であって、前記駆動信号に応じて前記ノズル開口から複数の前記液滴を順次吐出し、当該液滴を被塗布領域に着弾させて塗布液を塗布し、前記液滴が前記被塗布領域に着弾した際に、当該塗布液の外側方向の振動と、当該塗布液の内側方向の振動とが生じ、前記塗布液の内側方向の振動が生じると同時に、前記液滴が前記被塗布領域に着弾するように前記圧力発生素子に前記駆動信号を印加することを特徴としている。
この発明によれば、ノズル開口から吐出された液滴は、塗布液として被塗布領域に着弾し、その後に運動エネルギによって濡れ広がり、その後に表面力によって縮まる。即ち、被塗布領域と液体との接触面積が拡大したり縮小したりしながら、塗布液が塗布される。更に、順次にノズル開口から液滴が吐出し、被塗布領域上の塗布液に着弾することで、塗布液の外側方向の振動と、塗布液の内側方向の振動とが生じる。ここで、圧力発生素子に駆動信号が印加されることで、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾する。すると、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液の濡れ広がりを抑制することができ、隔壁や親液部から塗布液が溢れるのを防止できる。
一方、従来においては、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾するように、圧力発生素子に駆動信号が印加されていないので、当該内側方向の振動により、塗布液が収縮する現象が生じてしまう。これにより、被塗布領域において塗布液が一旦接触するものの、塗布液が塗布されていない部分ができてしまう。このような部分においては、塗布液に含まれる溶媒分子等が残留してしまい、被塗布領域の表面エネルギが変化しているので、液滴の着弾による濡れ広がりが生じてしまい、所望の被塗布領域のみに塗布液を収容させることができない。
本発明は、上記のように、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾するように圧力発生素子に駆動信号が印加されるので、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液の濡れ広がりを抑制することができ、隔壁や親液部から塗布液が溢れるのを防止できる。従って、従来のような問題を解決することができる。
【０００９】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記駆動信号は、連続した複数の波形からなる波形群を含み、当該波形群のうちの少なくとも一つの波形は、前記塗布液の内側方向の振動を打ち消すための液滴を吐出する打ち消し波形であり、前記圧力発生素子に当該打ち消し波形を印加することを特徴としている。
本発明によれば、駆動信号が、塗布液の内側方向の振動を打ち消すための液滴を吐出する打ち消し波形を有しているので、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液の濡れ広がりを抑制することができ、隔壁や親液部から塗布液が溢れるのを防止できる。
また、ここで、打ち消し波形は、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾するように、圧力発生素子に印加されることで、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとを相殺することができる。
【００１０】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記波形群のうち少なくとも一つの波形は、前記キャビティ内に収容される前記液体の前記キャビティにおける振動周期にほぼ同期する同期波形であり、前記圧力発生素子に当該同期波形を印加することを特徴としている。
この発明によれば、キャビティに収容される液体のノズル開口における振動周期にほぼ同期して圧力発生素子に駆動信号が印加されるため、液滴を吐出する度にノズル開口における液体の液面（メニスカス）の振動が抑制されるのを待つことなく、メニスカスの振動に同期して液滴が吐出される。これにより液滴の吐出周波数を高めることができる。従来波形では周波数を高めることができなかったため、１滴目の振動が終わる前に次の液滴を吐出することができなかった。これに対して、本発明では吐出周波数を高めることができ、１滴目の振動にタイミングを合わせて次の液滴を吐出することが可能となった。
また、このような波形が、少なくとも２つの連続している場合には、波形群が液体の振動周期に同期して圧力発生素子に印加されるため、波形群に含まれる波形に応じた加圧及び減圧がキャビティ内においてなされて液滴が吐出される。このため、例えば液体の粘度に応じて波形を変えば、種々の粘度を有する液体を液滴として容易に吐出することができる。特に、粘度が高い液体であっても精確に且つ安定して吐出することができる。
【００１１】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記波形は、前記キャビティの容積を増大させて前記キャビティ内に負圧を発生させる第１波形部と、前記圧力発生素子の駆動を一定時間停止する第２波形部と、前記キャビティの容積を急激に減少させて前記キャビティ内を加圧する第３波形部と、前記圧力発生素子の駆動を一定時間停止する第４波形部と、からなることを特徴としている。
この発明によれば、波形群に含まれる波形が第１波形部〜第４波形部の計４つの波形部から構成されているため、例えば液体の粘度等に応じてその波形形状を自在に変化させることができる。例えば、粘度の高い液体に対しては、第１波形部をキャビティ内に負圧を速やかに発生させる形状にすることで、キャビティ内に十分粘度の高い液体を充填させることができる。また、第３波形部をキャビティ内を速やかに加圧する形状にすることで多くの液体を一度に吐出させることもできる。
【００１２】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記駆動信号は、前記ノズル開口における前記液体の振動を抑制する抑制波形を含むことを特徴としている。
この発明によれば、駆動信号がノズル開口における液体の振動を抑制する抑制波形を含んでいるため、上述した波形群を圧力発生素子に印加して連続的に液滴を吐出させた後であってもノズル開口における液体の振動を抑えることができる。
【００１３】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記波形群に含まれる波形の各々は、波高値が徐々に小さくなる波形であることを特徴としている。
この発明によれば、波形群に含まれる波形は、波高値が徐々に小さくなる波形であるため、液滴が吐出される度にその吐出速度及び液滴の大きさが減少する。これによって、液滴が着弾するときの衝撃を弱めることができ、液滴が出されるべき位置以外の位置への液滴の付着を防止することができる。
【００１４】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記液滴が前記被塗布領域に着弾する際の前記塗布液の振動を撮像し、当該撮像した画像から前記塗布液の内側方向の振動が生じる時間を測定し、当該測定結果に基づいて前記駆動信号を作成することを特徴としている。
この発明によれば、塗布液の振動を撮像し、その撮像画像から塗布液の内側方向の振動が生じる時間を測定して駆動信号を作成することで、実際の測定結果に基づいた駆動信号を作成することができる。そして、この駆動信号を用いてノズル開口から液滴を吐出することにより、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾させることができる。従って、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとを相殺することができ、塗布液の濡れ広がりを抑制することができ、隔壁や親液部から塗布液が溢れるのを防止できる。
【００１５】
また、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法は、前記被塗布領域の周囲には隔壁が設けられており、当該隔壁の内側の前記被塗布領域に前記塗布液を充填させることを特徴としている。
本発明によれば、隔壁に囲まれた被塗布領域において、当該被塗布領域内の塗布液における内側方向の振動が生じると同時に液滴を被塗布領域に着弾させることができる。従って、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液の濡れ広がりを抑制することができ、隔壁から塗布液が溢れるのを防止できる。
【００１６】
また、本発明の液滴吐出装置は、所定の液体を収容するキャビティと、印加される駆動信号に応じた圧力を前記キャビティ内に発生させる圧力発生素子と、前記圧力発生素子により加圧された前記液体が液滴として吐出されるノズル開口とを有する液滴吐出ヘッドを備える液滴吐出装置であって、前記駆動信号に応じて前記ノズル開口から複数の前記液滴を順次吐出し、当該液滴を被塗布領域に着弾させて塗布液を塗布し、前記液滴が前記被塗布領域に着弾した際に、当該塗布液の外側方向の振動と、当該塗布液の内側方向の振動とが生じ、前記塗布液の内側方向の振動が生じると同時に、前記液滴が前記被塗布領域に着弾するように前記圧力発生素子に前記駆動信号を印加することを特徴としている。
この発明によれば、ノズル開口から吐出された液滴は、塗布液として被塗布領域に着弾し、その後に運動エネルギによって濡れ広がり、その後に表面力によって縮まる。即ち、被塗布領域と液体との接触面積が拡大したり縮小したりしながら、塗布液が塗布される。更に、順次にノズル開口から液滴が吐出し、被塗布領域上の塗布液に着弾することで、塗布液の外側方向の振動と、塗布液の内側方向の振動とが生じる。ここで、圧力発生素子に駆動信号が印加されることで、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾する。すると、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液の濡れ広がりを抑制することができ、隔壁や親液部から塗布液が溢れるのを防止できる。
一方、従来においては、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾するように、圧力発生素子に駆動信号が印加されていないので、当該内側方向の振動により、塗布液が収縮する現象が生じてしまう。これにより、被塗布領域において塗布液が一旦接触するものの、塗布液が塗布されていない部分ができてしまう。このような部分においては、塗布液に含まれる溶媒分子等が残留してしまい、被塗布領域の表面エネルギが変化しているので、液滴の着弾による濡れ広がりが生じてしまい、所望の被塗布領域のみに塗布液を収容させることができない。
本発明は、上記のように、塗布液の内側方向の振動が生じると同時に液滴が被塗布領域に着弾するように圧力発生素子に駆動信号が印加されるので、塗布液の内側方向の振動と、液滴の着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液の濡れ広がりを抑制することができ、隔壁や親液部から塗布液が溢れるのを防止できる。従って、従来のような問題を解決することができる。
【００１７】
また、本発明のデバイスの製造方法は、所定箇所に機能性を有するパターンが形成されたワークを備えたデバイスの製造方法であって、先に記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法又は液滴吐出装置を用いて、前記液滴吐出ヘッドが備える前記ノズル開口から前記所定の液体を吐出する吐出工程を含むことを特徴としている。
この発明によれば、上記の何れかに記載の液滴吐出ヘッドの駆動方法又は液滴吐出装置を用いて液滴吐出ヘッドが備えるノズル開口から所定の液体を高い液滴の吐出周波数で吐出させているため、デバイスを効率よく製造することができ、スループットの向上を図ることができる。
また、本発明のデバイスは、上記のデバイスの製造方法を用いて製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による液滴吐出ヘッドの駆動方法、液滴吐出装置、デバイスの製造方法、及びデバイスについて詳細に説明する。
【００１９】
〔液滴吐出装置〕
図１は、本発明の一実施形態による液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図である。なお、以下の説明においては、必要であれば図中にＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。ＸＹＺ直交座標系は、ＸＹ平面が水平面に平行な面に設定され、Ｚ軸が鉛直上方向に設定される。また、本実施形態では吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）２０の移動方向がＸ方向に設定され、ステージＳＴの移動方向がＹ方向に設定されている。
【００２０】
図１に示す通り、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪは、ベース１０と、ベース１０上でガラス基板等の基板Ｐを支持するステージＳＴと、ステージＳＴの上方（＋Ｚ方向）において支持され、基板Ｐに対して所定の液滴を吐出可能な吐出ヘッド２０とを含んで構成されている。ベース１０とステージＳＴとの間には、ステージＳＴをＹ方向に移動可能に支持する第１移動装置１２が設けられている。また、ステージＳＴの上方には、吐出ヘッド２０をＸ方向に移動可能に支持する第２移動装置１４が設けられている。
【００２１】
吐出ヘッド２０には、流路１８を介して吐出ヘッド２０から吐出される液滴の溶媒（液体）を貯蔵するタンク１６が接続されている。また、ベース１０上には、キャッピングユニット２２とクリーニングユニット２４とが配置されている。制御装置２６は、液滴吐出装置ＩＪの各部（例えば、第１移動装置１２及び第２移動装置１４等）を制御して液滴吐出装置ＩＪの全体の動作を制御する。
【００２２】
上記の第１移動装置１２はベース１０の上に設置されており、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。この第１移動装置１２は、例えばリニアモータによって構成され、ガイドレール１２ａ，１２ａと、このガイドレール１２ａに沿って移動可能に設けられているスライダー１２ｂとを備えている。このリニアモータ形式の第１移動装置１２のスライダー１２ｂは、ガイドレール１２ａに沿ってＹ軸方向に移動して位置決め可能である。
【００２３】
また、スライダー１２ｂはＺ軸回り（θＺ）用のモータ１２ｃを備えている。このモータ１２ｃは、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ１２ｃのロータはステージＳＴに固定されている。これにより、モータ１２ｃに通電することでロータとステージＳＴとは、θＺ方向に沿って回転してステージＳＴをインデックス（回転割り出し）することができる。すなわち、第１移動装置１２は、ステージＳＴをＹ軸方向及びθＺ方向に移動可能である。ステージＳＴは基板Ｐを保持し、所定の位置に位置決めするものである。また、ステージＳＴは不図示の吸着保持装置を有しており、この吸着保持装置が作動することによってステージＳＴに設けられた不図示の吸着穴を通して基板ＰをステージＳＴの上に吸着して保持する。
【００２４】
上記の第２移動装置１４は、支柱２８ａ，２８ａを用いてベース１０に対して立てて取り付けられており、ベース１０の後部１０ａにおいて取り付けられている。この第２移動装置１４はリニアモータによって構成され、支柱２８ａ，２８ａに固定されたコラム２８ｂに支持されている。第２移動装置１４は、コラム２８ｂに支持されているガイドレール１４ａと、ガイドレール１４ａに沿ってＸ軸方向に移動可能に支持されているスライダー１４ｂとを備えている。スライダー１４ｂはガイドレール１４ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能である。上記の吐出ヘッド２０はスライダー１４ｂに取り付けられている。
【００２５】
吐出ヘッド２０は、揺動位置決め装置としてのモータ３０，３２，３４，３６を有している。モータ３０を駆動すれば吐出ヘッド２０をＺ方向に沿って上下動させることができ、任意のＺ方向の位置で吐出ヘッド２０を位置決めすることができる。モータ３２を駆動すれば、吐出ヘッド２０をＹ軸回りのβ方向に沿って揺動させることができ、吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。モータ３４を駆動すれば、吐出ヘッド２０をＸ軸回りのγ方向に沿って揺動させることができ、吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。モータ３６を駆動すれば、吐出ヘッド２０をＺ軸回りのα方向に沿って揺動させることができ、吐出ヘッド２０の角度を調整することができる。
【００２６】
このように、図１に示す吐出ヘッド２０は、Ｚ方向に直線移動可能であって、α方向、β方向、及びγ方向に沿って揺動して角度を調整することができるようにスライダ１４ｂに支持されている。吐出ヘッド２０の位置及び姿勢は、ステージＳＴ側の基板Ｐに対する液滴吐出面２０ａの位置又は姿勢が所定の位置又は所定の姿勢となるように、制御装置２６によって精確に制御される。なお、吐出ヘッド２０の液滴吐出面２０ａには液滴を吐出する複数のノズル開口が設けられている。
【００２７】
上述の吐出ヘッド２０から吐出される液滴としては、着色材料を含有するインク、金属微粒子等の材料を含有する分散液、ＰＥＤＯＴ:ＰＳＳ等の正孔注入材料や発光材料等の有機ＥＬ物質を含有する溶液、液晶材料等の高粘度の機能性液体、マイクロレンズの材料を含有する機能性液体、たんぱく質や核酸等を含有する生体高分子溶液等の種々の材料を含有する液滴が採用される。
【００２８】
ここで、吐出ヘッド２０の構成について説明する。図２は吐出ヘッド２０の分解斜視図であり、図３は吐出ヘッド２０の主要部の一部を示す透視図である。図２に示す吐出ヘッド２０は、ノズル板１１０、圧力室基板１２０、振動板１３０、及び筐体１４０を含んで構成されている。図２に示す通り、圧力室基板１２０は、キャビティ１２１、側壁１２２、リザーバ１２３、及び供給口１２４を備えている。キャビティ１２１は、圧力室であってシリコン等の基板をエッチングすることにより形成されるものである。側壁１２２は、キャビティ１２１間を仕切るよう構成され、リザーバ１２３は、各キャビティ１２１に液体を充填する時に液体を供給可能な共通の流路として構成されている。供給口１２４は、各キャビティ１２１に液体を導入可能に構成されている。
【００２９】
また、図３に示す通り、振動板１３０は、圧力室基板１２０の一方の面に貼り合わせ可能に構成されている。振動板１３０には圧力発生素子としての圧電体素子１５０が設けられている。圧電体素子１５０は、ペロブスカイト構造を持つ強誘電体の結晶であり、振動板１３０上に所定の形状で形成されて構成されている。この圧電体素子１５０は、制御装置２６から供給される駆動信号に対応して体積変化を生ずることが可能に構成されている。ノズル板１１０は、圧力室基板１２０に複数設けられたキャビティ（圧力室）１２１の各々に対応する位置にそのノズル開口１１１が配置されるよう、圧力室基板１２０に貼り合わせられている。ノズル板１１０を貼り合わせた圧力室基板１２０は、更に、図２に示す通り、筐体１４０に填められて液滴吐出ヘッド２０を構成している。
【００３０】
吐出ヘッド２０から液滴を吐出するには、まず、制御装置２６が液滴を吐出させるための駆動信号を吐出ヘッド２０に供給する。液体は吐出ヘッド２０のキャビティ１２１に流入しており、駆動信号が吐出ヘッド２０に供給されると吐出ヘッド２０に設けられた圧電体素子１５０がその駆動信号に応じた体積変化を生ずる。この体積変化は振動板１３０を変形させ、キャビティ１２１の体積を変化させる。この結果、そのキャビティ１２１のノズル開口１１１から液滴が吐出される。液滴が吐出されたキャビティ１２１には吐出によって減った液体が新たにタンクから供給される。
【００３１】
図１に戻り、第２移動装置１４は、吐出ヘッド２０をＸ軸方向に移動させることで、吐出ヘッド２０をクリーニングユニット２４又はキャッピングユニット２２の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、デバイス製造作業の途中であっても、例えば吐出ヘッド２０をクリーニングユニット２４上に移動すれば、吐出ヘッド２０のクリーニングを行うことができる。また、吐出ヘッド２０をキャッピングユニット２２の上に移動すれば、吐出ヘッド２０の液滴吐出面２０ａにキャッピングを施したり、液滴をキャビティ１２１に充填したり、ノズル開口１１１の目詰まり等による吐出不良を回復させたりすることが可能となる。
【００３２】
つまり、クリーニングユニット２４及びキャッピングユニット２２は、ベース１０上の後部１０ａ側で、吐出ヘッド２０の移動経路直下に、ステージＳＴと離間して配置されている。ステージＳＴに対する基板Ｐの搬入作業及び搬出作業はベース１０の前部１０ｂ側で行われるため、これらクリーニングユニット２４又はキャッピングユニット２２により作業に支障を来すことはない。
【００３３】
クリーニングユニット２４は、吐出ヘッド２０のノズル開口１１１等のクリーニングをデバイス製造工程中や待機時に定期的に又は随時に行うことができる。キャッピングユニット２２は、吐出ヘッド２０の液滴吐出面２０ａが乾燥しないように、デバイスを製造しない待機時にこの液滴吐出面２０ａにキャッピングを施したり、液滴をキャビティ１２１に充填する際に用いたり、また、吐出不良が生じた吐出ヘッド２０を回復させるものである。なお、図２及び図３においては、説明の簡単のために整列された複数のノズル開口１１１を一列のみ図示しているが、ノズル開口１１１が複数列に亘って整列された構成であっても良い。
【００３４】
次に、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪの電気的な機能構成について説明する。図４は、本発明の一実施形態による液滴吐出装置の電気的な機能構成を示すブロック図である。なお、図４においては、図１〜図３に示した部材に相当するブロックには同一の符号を付してある。図４に示す通り、液滴吐出装置ＩＪを制御する電気的な構成は、制御コンピュータ５０、制御装置２６、及び駆動回路６０を含んで構成される。
【００３５】
制御コンピュータ５０は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ(Read Only Memory）等の内部記憶装置、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ等の外部記憶装置、並びに液晶表示装置又はＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等の表示装置を含んで構成され、ＲＯＭ又はハードディスクに記憶されたプログラムに従って、液滴吐出装置ＩＪの動作を制御する制御信号を出力する。この制御コンピュータ５０は、例えばケーブル等を用いて図１に示す液滴吐出装置ＩＪに設けられる制御装置２６と接続されている。
【００３６】
制御装置２６は、制御コンピュータ５０から吐出位置情報及び吐出条件等を受信するインターフェイス５１と、ＤＲＡＭ（Dynamic ＲＡＭ）及びＳＲＡＭ（Static ＲＡＭ）からなり、各種データの記録を行うＲＡＭ５２と、各種データ処理を行うためのルーチン等を記録したＲＯＭ５３と、ＣＰＵ等からなる制御部５４と、発振回路５５と、駆動回路６０に供給する駆動信号ＣＯＭを生成する駆動信号生成部５６と、インターフェイス５７とを含んで構成されている。
【００３７】
次に、上記構成における制御装置２６が液滴を吐出する時の基本的な動作について説明する。制御コンピュータ５０から吐出位置情報及び吐出条件等が送出されてくると、これらの情報はインターフェイス５１を介してＲＡＭ５２の一部として設けられた受信バッファ５２ａに記憶される。受信バッファ５２ａに記憶された吐出位置情報は、コマンド解析が行われてからＲＡＭ５２の一部として設けられた中間バッファ５２ｂへ送られる。中間バッファ５２ｂ内では制御部５４によって中間コードに変換された中間データが保持され、ステージＳＴ上における実際の液滴の吐出位置等の情報を付加する処理が制御部５４によって実行される。
【００３８】
次に、制御部５４は、中間バッファ５２ｂに記憶された中間データの各々を解析してデコード化した後、中間データ毎のドットパターンデータを出力バッファ５２ｃに展開して記憶させる。以上の処理が終了すると、Ｎ個のうちの１つのドットパターンデータから吐出ヘッド２０の１スキャン分に相当するドットパターンデータがインターフェイス５７を介して吐出データＳＩとして駆動回路６０に順次シリアル転送される。吐出データＳＩの転送は、発振回路５５からのクロック信号ＣＬＫに同期して行われる。Ｎ個のうちの１つのドットパターンデータの転送が完了すると、次のドットパターンデータの転送が同様に行われる。このように、Ｎ個のドットパターンデータが出力バッファ５２ｃからインターフェイス５７を介して駆動回路６０に順次転送される。これと同時に、第１移動装置１２及び第２移動装置１４に対する駆動信号がインターフェイス５７を介して出力される。
【００３９】
また、駆動回路６０に設けられた圧電体素子１５０を駆動するための駆動信号ＣＯＭが駆動信号生成部５６で生成され、インターフェイス５７を介して駆動回路６０に転送される。このとき、制御部５４は駆動回路６０に転送されるＮ個のドットパターンデータ毎に駆動信号ＣＯＭを駆動信号生成部５６に生成させる。駆動信号ＣＯＭの転送も発振回路５５からのクロック信号ＣＬＫに同期して行われる。以上の吐出データＳＩ、駆動信号ＣＯＭ、及びクロック信号ＣＬＫ以外に、後述するラッチ信号ＬＡＴがインターフェース２７から駆動回路６０に出力される。
【００４０】
駆動回路６０は、シフトレジスタ６１、ラッチ回路６２、レベルシフタ６３、及びスイッチ回路６４を含んで構成されている。なお、図４においては図示を簡略化しているが、圧電体素子１５０は吐出ヘッド２０に形成されたノズルの数だけ（例えば、３６０個（１８０個×２列））設けられており、スイッチ回路６４内には各々の圧電体素子１５０に対応させてスイッチ素子（図示省略）が複数設けられている。
【００４１】
上記シフトレジスタ６１は、制御装置２６から転送されてきた吐出データＳＩをシリアル／パラレル変換するものである。ラッチ回路６２は、制御装置２６からラッチ信号ＬＡＴが出力された時に、シフトレジスタ６１によってパラレル変換された吐出データＳＩをラッチする。レベルシフタ６３は、ラッチ回路６２から出力される吐出データＳＩをスイッチ回路６４を駆動することができる電圧、例えば数十ボルト程度の所定の電圧まで昇圧する。
【００４２】
スイッチ回路６４は、レベルシフタ６３から出力される吐出データＳＩに応じて、駆動信号ＣＯＭを圧電体素子１５０に供給するか否かを制御する。つまり、スイッチ回路６４内に設けられる各スイッチ素子に加わる吐出データＳＩの電圧レベルが「１」である期間中は、対応する圧電体素子１５０に駆動信号ＣＯＭを印加し、吐出データＳＩの電圧レベルが「０」である期間中は、対応する圧電体素子１５０への駆動信号ＣＯＭの印加を遮断する。また、スイッチ回路６４には制御部５４からの選択信号ＳＥＬが供給されており、この選択信号によって圧電体素子１５０に印加する駆動信号ＣＯＭの波形を選択可能に構成されている。
【００４３】
〔駆動信号の基本波形〕
次に、駆動信号ＣＯＭの基本波形について説明する。図５は、駆動信号ＣＯＭの基本波形の一例を示す図である。駆動信号ＣＯＭは連続した複数の波形（波形要素）からなる波形群を含んでいる。なお、以下では、図５（ａ）に示す通り、１つの波形群に波形ｗ１〜ｗ６の計６個の波形が含まれる場合を例に挙げて説明する。波形群に含まれる波形の各々は、ノズル開口１１１から液滴を一滴吐出させるための波形である。
【００４４】
波形群に含まれる波形の各々は、図５（ｃ）に示す通り、図２及び図３に示すキャビティ１２１の容積を増大させてキャビティ１２１内に負圧を発生させる引込部ｃ１，ｃ２，…（第１波形部）と、増大したキャビティ１２１の容積を一定時間保持する保持部ｈ１，ｈ２，…（第２波形部）と、キャビティ１２１の容積を急激に減少させてキャビティ１２１内を加圧する押出部ｄ１，ｄ２，…（第３波形部）と、減少したキャビティ１２１の容積を一定時間保持する保持部ｉ１，ｉ２，…（第４波形部）とを有している。なお、以下の説明では、波形の各部の時間を示す場合には、記号「Ｔ」にその部分を示す符号を沿えて表す。例えば、押出部ｄ１の時間は「Ｔｄ１」と表す。
【００４５】
上記の引込部ｃ１，ｃ２，…は駆動信号ＣＯＭの電圧を中間電位Ｖｃ又は最低電位Ｖｂから最大電位Ｖｈまでほぼ直線的に上昇させる部分であり、保持部ｈ１，ｈ２，…は最大電位を所定時間保持する部分である。また、押出部ｄ１，ｄ２，…は駆動信号ＣＯＭの電圧を最大電位Ｖｈから最低電位Ｖｂまでほぼ直線的に下降させる部分であり、保持部ｉ１，ｉ２，…は最低電位を所定時間保持する部分である。
【００４６】
以上説明した波形の１つが圧電体素子１５０に印加されると、圧電体素子１５０は図６に示す動作を行って液滴を一滴吐出する。図６は、圧電体素子１５０の液滴吐出時における動作を示す図である。まず、例えば図５（ｃ）に示す駆動信号ＣＯＭの電圧値が上昇する引込部ｃ２が圧電体素子１５０に印加されると、図６（ａ）に示す通り、圧電体素子１５０がキャビティ１２１の容積を膨張させる方に撓んでキャビティ１２１に負圧が発生する。これによって、液体がリザーバ１２３からキャビティ１２１に供給される。また、図示の通りノズル開口１１１における液体も僅かにキャビティ１２１内部方向へ引き込まれることで、メニスカスがノズル開口１１１内に引き込まれる。
【００４７】
次に、引込部ｃ２に続く保持部ｈ２が圧電体素子１５０に印加されると、保持部ｈ２が供給されている間はキャビティ１２１の容積が膨張した状態に保持される。次いで、押出部ｄ２が圧電体素子１５０に印加されると、圧電体素子１５０が急速にキャビティ１２１の容積を収縮させる方向に撓み、キャビティ１２１に正圧が発生する。これにより、図６（ｂ）に示す通り、ノズル開口１１１から液滴Ｄが吐出される。押出部ｄ２に続く保持部ｉ２が圧電体素子１５０に印加されると、保持部ｈ２が供給されている間はキャビティ１２１の容積が収縮した状態に保持され、図６（ｃ）に示す通り、ノズル開口１１１におけるメニスカスが僅かに凸状になる。この状態で次の波形の引込部ｃ３が印加されて以下同様の吐出動作が行われ、複数の波形を連続して圧電体素子１５０に印加することで連続した液滴の吐出動作が行われる。
【００４８】
以上の通り、本実施形態の駆動信号ＣＯＭに含まれる波形群をなす波形の各々は、従来の駆動波形に含まれる波形に設けられていたメニスカスの振動を抑制する制振部が省略されている。従って、圧電体素子１５０に駆動信号ＣＯＭが印加されると、ノズル開口１１１からはその波形群に含まれる６個の波形分の液滴が、メニスカスの振動が抑制されるのを待つことなく連続して吐出されることになる。
【００４９】
また、本実施形態の駆動信号ＣＯＭにおいては、図５（ｂ）に示すように波形群Ｇ１，Ｇ２の各々に続けて抑制波形ｗ０が設けられている。このような抑制波形ｗ０が設けられることによって、波形群Ｇ１に続いて波形群Ｇ２による吐出をする際のノズル開口１１１における液体の液面の振動（メニスカス）を抑制することが可能となる。ところで、抑制波形ｗ０による制振が行われない場合では、波形群Ｇ１と波形群Ｇ２とによって連続吐出すると正常なメニスカスが形成されないまま吐出されることとなり、飛行曲がりや吐出精度低下、もしくは液滴が全く吐出されない等、の吐出不良が生じてしまう。そこで、波形群Ｇ１，Ｇ２の各々に続けて抑制波形ｗ０を設けることによって、波形群Ｇ１による吐出後のメニスカスが制振するので、吐出不良が生じることなく、正常に液滴の連続吐出を行うことが可能となる。
なお、制振波形ｗ０の有無の設定は、吐出される液体の粘度によって適宜選択可能である。例えば、粘度が高い場合ではノズル開口における残留振動が低いために、抑制波形ｗ０を省略することが可能となる。一方、粘度が低い場合ではその残留振動が高いために抑制波形ｗ０を設定する必要がある。
【００５０】
また、上述した通り、本実施形態では１つの波形毎にメニスカスの振動が抑制されるのを待つことなく連続して液滴を吐出することで吐出周波数を向上させているため、図１に示す流路１８を介してタンク１６から液体の供給が滞る虞がある。これを解消するために、抑制波形ｗ０を設けてもよい。波形群Ｇ１，Ｇ２等に続けて抑制波形ｗ０を設けることで、タンク１６からの液体供給が滞ることがないので、液体供給不足の予防が可能となる。なお、連続して液滴を吐出した場合でもタンク１６からの液体の供給不足が生ずる虞が低いときには、抑制波形ｗ０を省略することが可能である。
【００５１】
また、本実施形態では１つの波形毎にメニスカスの振動が抑制されるのを待つことなく連続して液滴を吐出することで吐出周波数を向上させている。そのため、連続して液滴を吐出しない場合や吐出周波数が低い場合と比較して、圧電体素子１５０により多くの電気エネルギが供給されてしまうこととなる。これによって圧電体素子１５０が過熱してしまう虞や、圧電体素子１５０を駆動するスイッチ回路６４が過熱してしまう虞がある。これを解消するために、抑制波形ｗ０を設けてもよい。波形群Ｇ１，Ｇ２等に続けて抑制波形ｗ０を設けることで、圧電体素子１５０やスイッチ回路６４の過熱を抑制することが可能となる。なお、圧電体素子１５０やスイッチ回路６４の過熱が生ずる虞が低いときには、抑制波形ｗ０を省略することが可能である。
【００５２】
〔液滴の着弾挙動〕
次に、ノズル開口１１１から吐出された液滴Ｄが基板Ｐの表面に着弾する際の挙動について、図７を参照して説明する。
図７は、図１の基板Ｐの一部を拡大した断面図であって、複数の液滴Ｄが着弾することで塗布液が塗布される被塗布領域ＰＡを示している。
まず、図７（ａ）に示すように、ノズル開口１１１から吐出されて液滴Ｄが被塗布領域ＰＡに着弾する。ここで、液滴Ｄの容量は、約１０ｐｌ以下の微量液滴である。
次に、図７（ｂ）に示すように、被塗布領域ＰＡに着弾した液滴Ｄは、運動エネルギによって数マイクロ秒の間に、被塗布領域ＰＡの両側に向けて液滴Ｄは濡れ広がる。即ち、被塗布領域と液滴Ｄとの接触面積が拡大する。
その後、図７（ｃ）に示すように、被塗布領域ＰＡおいて液滴Ｄは、表面力によって数マイクロ秒の間に縮まり、即ち、被塗布領域と液滴Ｄとの接触面積が縮小する。
そして、このような振動が生じた後に、図７（ｄ）のように安定して塗布液Ｌが被塗布領域ＰＡに塗布される。
【００５３】
ここで、図７（ａ）〜（ｄ）においては、１滴の液滴Ｄによって塗布液Ｌが被塗布領域ＰＡに塗布されているが、実際には複数の液滴Ｄが被塗布領域ＰＡに塗布されることによって、塗布液Ｌが形成される。
この場合、図７（ａ）に示すように１滴目の液滴Ｄが着弾した後にした後に、図７（ｂ）、（ｃ）に示す挙動が行われている間に、２滴目の液滴Ｄが着弾するようになっている。更に複数の液滴Ｄが着弾する場合には、複数の液滴Ｄによって形成された塗布液Ｌが被塗布領域ＰＡにおいて外側や内側に振動している状態で順次液滴Ｄが着弾する。
そして、本実施形態においては、本発明の特徴点に記載したように、塗布液Ｌの内側方向の振動が生じると同時に、液滴Ｄが被塗布領域ＰＡに着弾するように（塗布液Ｌに着弾するように）している。そして、このようなタイミングで塗布液Ｌを着弾させるために、圧電体素子１５０に駆動信号ＣＯＭを印加するようになっている。そして、当該駆動信号ＣＯＭには、塗布液Ｌの内側方向の振動を打ち消すための液滴Ｄを吐出する、打ち消し波形が含まれている。
【００５４】
〔打ち消し波形〕
図８は、上記の打ち消し波形を含む駆動信号ＣＯＭの一例を示す図である。
本実施形態で吐出する液滴Ｄ及び吐出条件は、ρ=１Ｋｇ／ｍ３、σ＝２７ｍＮ／ｍ、速度＝５ｍ／ｓ、体積１０ｐｌ＊ｎ（ｎ：吐出回数）としている。そして、１滴目の液滴Ｄを吐出するための周期を約１５μ秒とし、２滴目の着弾後が２０μ秒、３滴目が２５μ秒、４滴目が３０μ秒、となるように、駆動信号ＣＯＭを設定している。
なお、液滴Ｄが球体である場合においては、振動の固有周期は体積の平方根に比例するようになっている。
【００５５】
そして、図８に示すように、５滴目の吐出に関して打ち消し波形を利用している。当該５滴目は、４滴の固有周期の略半分のタイミングで吐出している。これにより、５滴目の液滴Ｄを吐出した後の塗布液Ｌの広がりを抑制することが可能となる。
なお、打ち消し波形としては、任意の吐出を液滴振動の逆位相のタイミングにしてもよい。
【００５６】
このような液滴Ｄの着弾挙動は、液滴Ｄの体積、密度、表面張力、速度(着弾時の変形度)などによって決まり、打ち消し波形を吐出するタイミングは、このような物理的特性に基づいて決定することも可能であるが、本実施形態では、予め着弾状態を撮像し、その撮像画像から、塗布液Ｌの内側方向の振動が生じる時間を測定し、当該測定結果に基づいて駆動信号を作成している。
具体的には、予めハイスピードカメラやストロボシステムを用いてこの時間を計測しておく。そして、ちょうど塗布液Ｌの内側方向の振動が戻るときに、次の液滴Ｄが落ちるように波形（打ち消し波形）を作成しておく。このようにすることで、着弾時の広がりが相殺されて塗布液Ｌの広がりを抑えることができ、被塗布領域ＰＡからインクが溢れるのを防ぐことができる。
【００５７】
上述したように、本実施形態においては、塗布液Ｌの内側方向の振動と、液滴Ｄの着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液Ｌの濡れ広がりを抑制することができ、塗布液が溢れるのを防止できる。
一方、従来においては、塗布液Ｌの内側方向の振動が生じると同時に液滴Ｄが被塗布領域ＰＡに着弾するように、圧電体素子１５０に駆動信号ＣＯＭが印加されていないので、当該内側方向の振動により、塗布液Ｌが収縮する現象が生じてしまう。これにより、被塗布領域ＰＡにおいて塗布液Ｌが一旦接触するものの、塗布液Ｌが塗布されていない部分ができてしまう。このような部分においては、塗布液Ｌに含まれる溶媒分子等が残留してしまい、被塗布領域ＰＡの表面エネルギが変化しているので、液滴Ｄの着弾による濡れ広がりが生じてしまい、所望の被塗布領域ＰＡのみに塗布液を収容させることができない。
本実施形態においては、塗布液Ｌの内側方向の振動が生じると同時に液滴Ｄが被塗布領域ＰＡに着弾するように圧電体素子１５０に駆動信号ＣＯＭが印加されるので、塗布液Ｌの内側方向の振動と、液滴Ｄの着弾による濡れ広がりとが相殺されて、塗布液Ｌの濡れ広がりを抑制することができ、塗布液Ｌが溢れるのを防止できる。従って、従来のような問題を解決することができる。
【００５８】
また、塗布液Ｌの振動を撮像し、その撮像画像から塗布液Ｌの内側方向の振動が生じる時間を測定して駆動信号ＣＯＭを作成することで、実際の測定結果に基づいた駆動信号ＣＯＭを作成することができる。そして、この駆動信号ＣＯＭを用いてノズル開口１１１から液滴Ｄを吐出することにより、塗布液Ｌの内側方向の振動が生じると同時に液滴Ｄが被塗布領域ＰＡに着弾させることができる。従って、塗布液Ｌの内側方向の振動と、液滴Ｄの着弾による濡れ広がりとを相殺することができ、塗布液Ｌの濡れ広がりを抑制することができ、塗布液Ｌが溢れるのを防止できる。
【００５９】
なお、本実施形態においては、被塗布領域ＰＡに塗布液Ｌを塗布する場合について説明したが、バンク（隔壁）によって被塗布領域ＰＡが囲まれている場合でも、同様にバンク内の被塗布領域ＰＡに塗布液Ｌを塗布することができる。
また、上記の被塗布領域ＰＡは、他の部分よりも相対的な親液性を有していてもよい。この場合、被塗布領域ＰＡを除く部分は撥液性を有していることが好ましい。上記のように、着弾時の塗布液Ｌの広がりを抑えることができるので、撥液部に塗布液Ｌが接触することがないので、被塗布領域ＰＡのみに塗布液Ｌを塗布することができる。
【００６０】
また、本実施形態においては、更に複数の液滴Ｄを吐出して塗布液Ｌを塗布してもよい。例えば、２０滴を超えるような複数の液滴Ｄを吐出して被塗布領域ＰＡに塗布する場合、打ち消し波形による吐出は、中間の液滴数から後半の液滴数（例えば２０滴吐出なら、５〜１５滴目付近）の振動を打ち消すようにするとよい。このようにしても、塗布液Ｌの内側方向の振動を抑制することができる。また、液滴の量が多くなってくると振幅自体は小さくなるので、振動を容易に抑制することができる。
また、このように液滴Ｄの吐出回数が多い場合、１〜４滴目のような前半の吐出数では多少広がっても被塗布領域の周縁部まで到達しないので、後述する同期波形を用いて高周波の液滴吐出を行うのが好ましい。
次に、同期波形について説明する。
【００６１】
〔同期波形〕
上記のように、打ち消し波形が不要な吐出においては、キャビティ内に収容される液体のノズル開口における振動周期にほぼ同期する同期波形を用いることにより、高粘度の液体であっても高周波で液滴吐出を行うことができる。
具体的には、ノズル開口１１１におけるメニスカスの周期にほぼ同期させて圧電体素子１５０に駆動信号ＣＯＭを印加する。つまり、メニスカスがノズル開口１１１内に向かう振動の周期でキャビティ１２１の容積を膨張させてキャビティ１２１内に液体を引き込み、メニスカスがノズル開口１１１の外に向かう振動の周期でキャビティ１２１を収縮させてノズル開口１１１から液滴を吐出する。このようにすることで、液滴Ｄの連続吐出が可能となり、吐出不良が生ずることなく、連続して液滴を吐出することができる。
【００６２】
キャビティ１２１の容積を増大させてキャビティ１２１内に負圧を発生させる引込部ｃ１，ｃ２，…の時間Ｔｃ１，Ｔｃ２，…、及び、キャビティ１２１の容積を急激に減少させてキャビティ１２１内を加圧する押出部ｄ１，ｄ２，…の時間Ｔｄ１，Ｔｄ２，…は、圧電体素子１５０の固有振動周期Ｔａとほぼ同じ時間に設定される。これは、圧電体素子１５０の残留振動を防止して、複数のノズル開口１１１から吐出される液滴の重量ばらつきを防止するためである。
【００６３】
また、液体をキャビティ１２１内に引き込むタイミング、及び液滴をノズル開口１１１から吐出するタイミングを調整するために、キャビティ１２１の容積を一定時間保持する保持部ｈ１，ｈ２，…及び保持部ｉ１，ｉ２，…の時間が調整される。キャビティ１２１の固有周期（メニスカスの振動周期）をＴｃとすると、波形群をなす波形ｗ１〜ｗ６各々の保持部ｈ１〜ｈ６の保持時間Ｔｈ１〜Ｔｈ６は以下の（１）式で表され、保持部ｉ１〜ｉ６の保持時間Ｔｉ１〜Ｔｉ６は以下の（２）式で表される。但し、以下の（１）式及び（２）式中の変数ｎは、１≦ｎ≦６を満たす整数である。
（３／４）×Ｔｃ−Ｔｃｎ≦Ｔｈｎ≦（５／４）×Ｔｃ−Ｔｃｎ    ……（１）
（３／４）×Ｔｃ−Ｔｄｎ≦Ｔｉｎ≦（５／４）×Ｔｃ−Ｔｄｎ    ……（２）
【００６４】
保持部ｈ１〜ｈ６の保持時間Ｔｈ１〜Ｔｈ６が上記（１）式の左辺又は右辺の値に近い値に設定される場合には吐出効率が良く、値（Ｔｃ−Ｔｃｎ）に近い値に設定される場合には、複数設けられたキャビティ１２１の固有周期Ｔｃのばらつきの影響を受けにくくなる。同様に、保持部ｉ１〜ｉ６の保持時間Ｔｉ１〜Ｔｉ６が上記（２）式の左辺又は右辺の値に近い値に設定される場合には吐出効率が良く、値（Ｔｃ−Ｔｄｎ）に近い値に設定される場合には、複数設けられたキャビティ１２１の固有周期Ｔｃのばらつきの影響を受けにくくなる。保持部ｈ１〜ｈ６の保持時間Ｔｈ１〜Ｔｈ６及び保持部ｉ１〜ｉ６の保持時間Ｔｉ１〜Ｔｉ６を何れの時間に設定するかは、各キャビティ１２１の固有周期Ｔｃのばらつき具合等を考慮して適宜設定すればよい。
【００６５】
また、ノズル開口１１１から吐出される液滴の吐出量のばらつきを調整するには、まず引込部ｃ１，ｃ２，…の時間Ｔｃ１，Ｔｃ２，…と押出部ｄ１，ｄ２，…の時間Ｔｄ１，Ｔｄ２，…とを連動させて変化させつつ、各ノズル開口１１１から吐出される液滴の重量を測定する。そして、吐出重量（吐出量）の変化量が最小なるときの値を引込部ｃ１，ｃ２，…の時間Ｔｃ１，Ｔｃ２，…及び押出部ｄ１，ｄ２，…の時間Ｔｄ１，Ｔｄ２，…に設定する。これにより、ノズル開口１１１間の吐出重量のばらつきを最小にすることができる。
【００６６】
また、吐出ヘッド２０が複数設けられている場合には、保持部ｈ１，ｈ２，…の保持時間Ｔｈ１，Ｔｈ２，…と保持部ｉ１，ｉ２，…の保持時間Ｔｉ１，Ｔｉ２，…を連動させて変化させつつ、各ノズル開口１１１から吐出される液滴の重量を測定し、吐出重量（吐出量）の変化量が最小なるときの値を保持部ｈ１，ｈ２，…の保持時間Ｔｈ１，Ｔｈ２，…及び保持部ｉ１，ｉ２，…の保持時間Ｔｉ１，Ｔｉ２，…に設定する。これにより吐出ヘッド２０間の吐出重量のばらつきを最小にすることができる。
【００６７】
また、上述した波形群を圧電体素子１５０に印加した場合に、液体の種類によって最初に吐出される液体の液滴の吐出重量が異なることがある。粘度が低い液体（例えば、粘度が５ｍＰａ・ｓ程度の液体）の場合には、最初に吐出される液滴は、吐出速度が速く且つ量が多くなる傾向にある。このため、ノズル開口１１１におけるメニスカスが十分戻りきる前に２滴目を吐出する波形が圧電体素子１５０に印加されてしまい、２滴目に吐出される液滴は、速度が遅く且つ量が少なくなる傾向がある。
【００６８】
図９は、本実施形態の駆動信号を用いてノズル開口１１１から吐出される液滴の吐出状況を示す図であって、（ａ）は吐出液滴間に速度等の差がある場合の吐出状況を示す図であり、（ｂ）は吐出液滴間に速度等の差がない場合の吐出状況を示す図である。図９において、Ｄ１〜Ｄ６は、前述した波形群を圧電体素子１５０に印加したときにノズル開口１１１から吐出される６滴の液滴を示している。また、図９に示す例においては、６滴目の液滴Ｄ６を吐出した後に、サテライトＳが発生している。
【００６９】
最初に吐出された１滴目の液滴Ｄ１と２滴目の液滴Ｄ２との間に速度等の差がある場合には、図９（ａ）に示す通り、液滴Ｄ１と液滴Ｄ２とが離れてしまい、しかもこれらの間に液滴Ｄ１に続く霧状のミストｍが発生する。この状況を解消するためには、図５（ｃ）に示す駆動信号ＣＯＭの中間電位Ｖｃ（基準レベル）を高く設定して、波形群をなす最初の引込部ｃ１による液体のキャビティ１２１への引き込み量を少なくすることにより、液滴Ｄ１と液滴Ｄ２との速度及び吐出量の差を小さくすることができる。
【００７０】
かかる調整を行うことで、図９（ｂ）に示す通り、液滴Ｄ１と液滴Ｄ２との距離をほぼ最小にすることができ、液滴Ｄ１〜液滴Ｄ６をほぼ等間隔で吐出することができる。なお、中間電位Ｖｃの設定値は任意で良いが、例えば最大電位Ｖｈを１００％とし、最低電位Ｖｂを０％と表した場合には、２５〜６０％程度の範囲に設定することが望ましい。また、前述した波形群を圧電体素子１５０に印加して粘度が低い液体を吐出した場合には、最後の液滴Ｄ６を吐出した後の残留振動も大きくなってしまう。中間電位Ｖｃを高くすると、液滴Ｄ６を吐出した後のメニスカスの制振の効果を大きくすることができるため、周波数特性を向上させることもできる。
【００７１】
粘度が高い液体（例えば、粘度が１０ｍＰａ・ｓ程度の液体）の場合には、逆に中間電位Ｖｃを低く（例えば、２５％以下）設定するのが望ましい。中間電位Ｖｃを低く設定すると、ノズル開口１１１におけるメニスカスの振動が大きくなり、最初の液滴Ｄ１から安定して吐出することができる。なお、液体の粘度が高いと残留振動の減衰も速いため、中間電位Ｖｃを低くしても問題はない。
【００７２】
以上説明した駆動波形ＣＯＭを圧電体素子１５０に印加することで、液滴を吐出する度にノズル開口１１１におけるメニスカスの振動が抑制されるのを待つことなく、連続して液滴を吐出することができる。これにより液滴の吐出周波数を高めることができる。例えば、従来の液滴の吐出周波数は２０ｋＨｚ程度であったが、本発明を適用することにより７０ｋＨｚ程度まで高めることができる。また、粘度が高い液体であっても粘度が低い液体であっても、液滴として精確に且つ安定して吐出することができる。
【００７３】
更に、駆動波形ＣＯＭの中間電位Ｖｃを設定することにより、駆動波形に含まれる波形群をなす各波形によって吐出される液滴の速度及び吐出量を調整することができるため、液滴のサテライト、ミスト等の発生を低減することができる。例えば、従来の駆動波形を用いて液滴を吐出したときに、１ｍｍの尾を引くポリマー系の液体であっても、本実施形態の駆動波形ＣＯＭを用いれば、殆ど尾を無くすことができる。これにより、従来の駆動波形を用いたときには使用不可であった液体も使用可能になる。
【００７４】
〔駆動信号の変形例〕
図１０は、駆動信号の第１変形例を示す図である。前述した通り、駆動信号ＣＯＭの基本波形は、複数の波形からなる波形群と、これに続く抑制波形ｗ０とを含んでいるが、図１０に示す第１変形例では、波形群に続いて液滴の尾の発生、及び液滴の吐出後に生ずるサテライト又はミストを防止するための終端波形ｗ１１，ｗ１２が設けられている点が相違する。
【００７５】
図１０（ａ）に示す終端波形ｗ１１は、引込部ｃ１１、保持部ｈ１１、及び押出部ｄ１１からなる。終端波形ｗ１１の引込部ｃ１１の時間Ｔｃ１１はキャビティ１２１の固有周期Ｔｃとほぼ一致するよう設定されている。また、保持部ｈ１１の保持時間Ｔｈ１１は（Ｔｃ／２）程度に設定され、押出部ｄ１１の時間Ｔｄ１１は（２×Ｔｃ）程度に設定されている。
【００７６】
図１０（ａ）に示す駆動信号ＣＯＭを圧電体素子１５０に印加すると、波形群が印加されている間は図５を参照して説明した動作が行われて液滴が吐出される。波形群をなす波形ｗ６の印加が終了すると、終端波形ｗ１１をなす引込部ｃ１１が印加される。上述した通り、引込部ｃ１１の時間Ｔｃ１１はキャビティ１２１の固有周期Ｔｃとほぼ一致するよう設定されているため、引き込み後のノズル開口１１１におけるメニスカスの残留振動が抑えられる。次に、保持部ｈ１１が圧電体素子１５０に印加された後で押出部ｄ１１が印加され、キャビティ１２１の固有周期Ｔｃの２倍の時間をかけて駆動信号ＣＯＭの電圧が緩やかに中間電位（抑制波形ｗ０）に戻る。
【００７７】
以上の終端波形ｗ１１を圧電体素子１５０に印加することで、ノズル開口１１１におけるメニスカスを振動させることなく初期位置に戻すことができるため、速やかに次の液滴の吐出に備えることができる。また、図１０（ａ）に示す駆動信号ＣＯＭにおいては、波形群の印加による液滴の吐出が終了した後で、終端波形ｗ１１をなす引込部ｃ１１でノズル開口１１１近傍の液体を大きく引き込んでいるため、液滴の尾の発生、及びサテライトの発生を抑えることができる。
【００７８】
図１０（ｂ）に示す終端波形ｗ１２は、引込部ｃ１２のみからなる。この終端波形ｗ１２の引込部ｃ１２の時間Ｔｃ１２はキャビティ１２１の固有周期Ｔｃの２倍（２×Ｔｃ）程度に設定されている。なお、引込部ｃ１２の時間Ｔｃ１２はキャビティ１２１の固有周期Ｔｃ程度であっても良く、固有周期Ｔｃの３倍程度又はそれ以上であっても良い。この図１０（ｂ）に示す終端波形ｗ１２は、図１０（ａ）に示す終端波形ｗ１１とは異なり制振を行わない波形である。
【００７９】
図１０（ｂ）に示す駆動信号ＣＯＭを圧電体素子１５０に印加すると、波形群が印加されている間は図５を参照して説明した動作が行われて液滴が吐出される。波形群をなす波形ｗ６の印加が終了すると、終端波形ｗ１２をなす引込部ｃ１２が印加されて駆動信号ＣＯＭの電圧が緩やかに中間電位（抑制波形ｗ０）に戻る。液体が例えば高分子を含むものである場合には、ノズル開口１１１から液体を吐出しても高分子の切れが悪く長く尾を引くものがある。
【００８０】
かかる場合には、図１０（ａ）に示す終端波形ｗ１１を用いて無理に制振を行って尾の部分を切るようにすると、ミストが発生してノズル開口１１１の近傍に付着してしまい吐出不良が生ずることがある。図１０（ｂ）に示す駆動信号ＣＯＭは、無理な制振を行わずに吐出した液体が自然に切れるようにしたものである。この駆動信号ＣＯＭを用いることで、長時間の吐出でも安定した吐出が可能になり、吐出周波数を上げることもできる。
【００８１】
図＜９＞は、駆動信号の第２変形例を示す図である。図＜９＞に示す駆動信号ＣＯＭは、波形群に含まれる６つの波形のうち、最後の波形として他の波形ｗ１〜ｗ５とは異なる形状を有する波形ｗ７を含んでいる点が異なる。この波形７は、他の波形ｗ１〜ｗ５よりも最大電位が低く設定されているとともに、液滴の吐出速度低下を補うために押出部が他の波形ｗ１〜ｗ５よりも短く設定されている。このように、形状が異なる波形ｗ７を波形群に含めるのは、液滴の吐出量を調整するためである。つまり、複数のノズル開口１１１から吐出される液滴の量にはばらつきが生ずるため、調整用の波形ｗ７を含めることで各ノズル開口１１１から吐出される液滴の吐出量のばらつきを減らしている。なお、図＜９＞においては、波形群に図１０（ｂ）に示した終端波形ｗ１２が続く場合を例に挙げて図示している。
【００８２】
この駆動信号ＣＯＭを実現するために、駆動信号ＣＯＭに含まれる波形群をなす波形を選択する選択信号ＳＥＬを用いている。図＜９＞（ａ）に示す通り、選択信号ＳＥＬが波形群の最初から終端波形ｗ１２の終わりまでＨ（ハイ）レベルである場合には、波形ｗ１〜ｗ５，ｗ７及び終端波形ｗ１２が圧電体素子１５０に印加されて、波形ｗ１〜ｗ５，ｗ７に基づく計６滴の液滴がノズル開口１１１から吐出される。これに対し、波形ｗ７がスイッチ回路６４に供給されるタイミングで選択信号ＳＥＬがＬ（ロー）レベルである場合には、その期間の間は波形ｗ５の保持部の電位（最低電位）が保持されるため、波形ｗ１〜ｗ５及び終端波形ｗ１２が圧電体素子１５０に印加されて、波形ｗ１〜ｗ５に基づく計５滴の液滴がノズル開口１１１から吐出される。
【００８３】
図１１は、駆動信号の第２変形例を示す図である。図１１に示す駆動信号ＣＯＭは、波形群をなす６つの波形ｗ２１〜ｗ２６の形状が互いに異なっている。図１１に示す例では、波形ｗ２１〜ｗ２６の各々は波形群の後になるにつれて最大電位（波高値）が徐々に低くなるように設定されている。図１１に示す駆動信号ＣＯＭを圧電体素子１５０に印加すると、波形ｗ２１〜ｗ２６が圧電体素子１５０に印加される毎に、ノズル開口１１１から吐出される液滴の吐出速度が低下する。また、速度低下に併せて吐出量も少なくなって液滴が微小化するため、液滴の着弾時における衝撃を弱められる。
【００８４】
複数の一定量の液滴を一定速度で所定の着弾領域に着弾させて充填する場合を考えると、最初の液滴を充填するときには着弾領域は空であるため液滴が着弾領域から溢れる虞はないが、吐出する液滴数が増加するにつれて着弾領域から溢れてしまう虞が考えられる。図１１に示す駆動信号ＣＯＭを用いて吐出される液滴の吐出速度を徐々に低下させるとともに、吐出量を徐々に少なくすることにより、後に吐出した液滴が着弾領域から溢れるのを防止することができる。
【００８５】
〔デバイスの製造方法〕
次に、本発明の一実施形態によるデバイスの製造方法について説明する。なお、以下の説明では、前述した液滴吐出装置ＩＪを用いてカラーフィルタ基板を製造する製造方法を例に挙げて説明する。図１２は、液滴吐出装置ＩＪを用いてＲＧＢパターンを形成する工程を含めたカラーフィルタ基板の一連の製造工程を示す図である。なお、図１においては、説明を簡略化したが、液滴吐出装置ＩＪは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、及びＢ（青）の液滴をそれぞれ吐出可能に構成されているとする。
【００８６】
カラーフィルタ基板の製造に用いられる基板Ｐは、例えば長方形型薄板形状の透明基板であり、適度の機械的強度と共に光透過性の高い性質を兼ね備えている。この基板Ｐとしては、例えば、透明ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラスチックフィルム及びこれらの表面処理品等が好ましく用いられる。なお、この基板Ｐには、ＲＧＢパターン形成工程の前工程において、生産性を上げる観点から、複数のカラーフィルタ領域が予めマトリックス状に形成されており、これらカラーフィルタ領域をＲＧＢパターン形成工程の後工程で切断することにより、液晶表示装置に適合するカラーフィルタ基板として用いられるようになっている。
【００８７】
ここで、図１３は、液滴吐出装置ＩＪが備える各液滴吐出装置により形成されるＲＧＢパターン例を示す図であり、（ａ）はストライプ型のパターンを示す斜視図であり、（ｂ）はモザイク型のパターンを示す部分拡大図であり、（ｃ）はデルタ型のパターンを示す部分拡大図である。図１３に示す通り、各カラーフィルタ領域には、Ｒ（赤色）の粘性体、Ｇ（緑色）の粘性体、及びＢ（青色）の粘性体が、後述の液滴吐出ヘッド１８より所定のパターンで形成されるようになっている。この形成パターンとしては、図１３（ａ）に示すストライプ型のパターンの他に、図１３（ｂ）に示すモザイク型のパターン、又は、図１３（ｃ）に示すデルタ型のパターンなどがあるが、本発明ではその形成パターンに関し、特に限定はされない。なお、図１３（ａ）においては、簡単のために吐出ヘッド２０から液滴を１つのＢ（青色）領域に吐出する例を図示しているが、生産効率を向上するために、吐出ヘッド２０からは一度に複数の領域に対して液滴が吐出される。
【００８８】
図１２に戻り、前工程であるブラックマトリックス形成工程では、図１２（ａ）に示す通り、透明の基板Ｐの一方の面（カラーフィルタ基板の基礎となる面）に対して、光透過性のない樹脂（好ましくは黒色）を、スピンコート等の方法により、所定の厚さ（例えば、２μｍ程度）に塗布し、その後、フォトリソグラフィ法等の方法によりマトリックス状にブラックマトリックスＢＭ，…を形成していく。これらブラックマトリックスＢＭ，…の格子で囲まれる最小の表示要素は、所謂フィルターエレメントＦＥ，…といわれ、基板Ｐ面内の一方向（例えばＸ軸方向）の巾寸法が３０μｍであり、この方向に直交する方向（例えば、Ｙ軸方向）の長さ寸法が１００μｍ程度の大きさの窓である。基板Ｐ上にブラックマトリックスＢＭ，…を形成した後は、図示しないヒータにより熱を加えることで、基板Ｐ上の樹脂を焼成することがなされる。
【００８９】
このようにしてブラックマトリックスＢＭが形成された基板ＰはステージＳＴ上に吸着保持され、図１に示す液滴吐出装置ＩＪを用いたＲＧＢパターンの形成工程が行われる。ＲＧＢパターン形成工程では、まず図１２（ｂ）に示す通り、所定のパターンを形成するための所定位置のフィルターエレメントＦＥ，…内に、赤色の液滴ＲＤを着弾させる。この時の各液滴ＲＤの量は、加熱工程における液滴ＲＤの体積減少量を考慮した充分な量となっている。
【００９０】
このようにして所定の全てのフィルターエレメントＦＥ，…に赤色の液滴ＲＤが充填された後の基板Ｐは、所定の温度（例えば７０度程度）で乾燥処理される。この時、液滴ＲＤの溶媒が蒸発すると、図１２（ｃ）に示す通り液滴ＲＤの体積が減少するので、体積減少が激しい場合には、カラーフィルタ基板として充分な粘性体膜厚が得られるまで、液滴ＲＤの着弾作業と乾燥作業とが繰り返される。この処理により、液滴ＲＤの溶媒が蒸発して、最終的に液滴ＲＤの固形分のみが残留して膜化する。
【００９１】
乾燥処理された基板Ｐは冷却された後で再び液滴吐出装置ＩＪのステージＳＴ上に保持される。そして、図１２（ｂ）に示す通り、所定のパターンを形成するための所定位置のフィルターエレメントＦＥ，…内に、緑色の液滴ＧＤを着弾させる。この時の各液滴ＧＤの量は、加熱工程における液滴ＧＤの体積減少量を考慮した充分な量となっている。このようにして所定の全てのフィルターエレメントＦＥ，…に緑色の液滴ＧＤが充填された後の基板Ｐは、所定の温度（例えば、７０度程度）で乾燥処理される。この時、液滴ＧＤの溶媒が蒸発すると、図１２（ｃ）に示す通り液滴ＧＤの体積が減少するので、体積減少が激しい場合には、カラーフィルタ基板として充分な粘性体膜厚が得られるまで、液滴ＧＤの着弾作業と乾燥作業とが繰り返される。この処理により、液滴ＧＤの溶媒が蒸発して、最終的に液滴ＧＤの固形分のみが残留して膜化する。
【００９２】
乾燥処理された基板Ｐは冷却された後で再び液滴吐出装置ＩＪのステージＳＴ上に保持される。そして、図１２（ｂ）に示す通り、所定のパターンを形成するための所定位置のフィルターエレメントＦＥ，…内に、青色の液滴ＢＤを着弾させる。この時の各液滴ＢＤの量は、加熱工程における液滴ＢＤの体積減少量を考慮した充分な量となっている。このようにして所定の全てのフィルターエレメントＦＥ，…に青色の液滴ＢＤが充填された後の基板Ｐは、図１２（ｃ）に示す通り所定の温度（例えば、７０度程度）で乾燥処理される。この時、液滴ＢＤの溶媒が蒸発すると、液滴ＢＤの体積が減少するので、体積減少が激しい場合には、カラーフィルタとして充分な粘性体膜厚が得られるまで、液滴ＢＤの着弾作業と乾燥作業とが繰り返される。この処理により、液滴ＢＤの溶媒が蒸発して、最終的に液滴ＢＤの固形分のみが残留して膜化する。
【００９３】
以上により、ＲＧＢパターン形成工程が完了する。その後は引き続き、図１２（ｄ）以降に示す後工程が行われる。後工程の１つである図１２（ｄ）に示す保護膜形成工程では、液滴ＲＤ，ＧＤ，ＢＤを完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間加熱を行う。乾燥が終了すると、粘性体膜が形成された基板Ｐの表面保護及び表面平坦化を目的として保護膜ＣＲが形成される。この保護膜ＣＲは、例えばスピンコート法、ロールコート法、又はリッピング法等の方法を用いて形成される。保護膜形成工程に続く図１２（ｅ）に示した透明電極形成工程では、スパッタ法又は真空吸着法等の方法を用いて、保護膜ＣＲの全面を覆うように透明電極ＴＬが形成される。透明電極形成工程に続く図１２（ｆ）に示すパターニング工程では、透明電極ＴＬが、画素電極ＰＬとしてパターニングされる。なお、液晶表示パネルの駆動にＴＦＴ（Thin Film Transistor）等のスイッチング素子を用いる場合にはこのパターニング工程は不要となる。以上説明した各工程を経て、図１２（ｆ）に示すカラーフィルタ基板ＣＦが製造される。
【００９４】
上述した液滴吐出装置ＩＪを用いて赤色の液滴ＲＤ、緑色の液滴ＧＤ、及び青色の液滴ＢＤを吐出してフィルターエレメントＦＥに着弾させるときには、図１に示す第１移動装置１２と第２移動装置１４とを駆動して吐出ヘッド２０と基板Ｐとを相対的に移動させている。各液滴の着弾精度を確保するために、液滴の吐出中には吐出ヘッド２０と基板Ｐとの相対移動速度を一定にしている。このため、吐出ヘッド２０からの液滴の吐出周波数が低いと、一度に１つのフィルターエレメントＦＥに着弾する液滴数が少なくなる。
【００９５】
図１４は、カラーフィルタ基板製造時の液滴の着弾状況の一例を示す図である。なお、図１４中における矢印は、吐出ヘッド２０と基板Ｐとの相対移動方向を示している。カラーフィルタ基板上に設定されるフィルターエレメントＦＥに液滴を着弾させる場合には、開口ノズル１１１から吐出された液滴がフィルターエレメントＦＥを取り囲むブラックマトリックスＢＭ（バンク）に着弾すると、液滴がフィルターエレメントＦＥから溢れる可能性があるため、液滴の吐出誤差を考慮して相対移動方向における両端から所定の距離Ｇａだけ離れた位置に液滴を着弾させている。
【００９６】
液滴の吐出周波数が低いと、図１４（ａ）に示す通り、１つのフィルターエレメントＦＥに対して一度に３滴程度しか着弾させることができない。このため、十分な量の液滴をフィルターエレメントＦＥに充填させるには、吐出ヘッド２０の開口ノズル１１１の数を増やす、吐出ヘッド２０と基板Ｐとの相対移動速度を低下させる、基板Ｐの表面全体を複数回に亘って走査する等の対策が必要になる。しかしながら、吐出ヘッド２０の開口ノズル１１１の数を増やすと、液滴吐出装置ＩＪのコストが上昇し、メンテナンスが困難になる。また、吐出ヘッド２０と基板Ｐとの相対移動速度を低下させ、又は、基板Ｐの表面全体の走査回数を増加すると生産性が著しく低下するとともに、液滴ＲＤ，ＧＤ，ＢＤの乾燥むらによる色むらが発生する虞がある。
【００９７】
これに対し、本発明の液滴吐出ヘッドの駆動方法を用いて圧電体素子１５０を駆動すれば液滴吐出周波数を高めることができるため、例えば図１４（ｂ）に示す通り、１つのフィルターエレメントＦＥに対して一度に９滴程度着弾させることが可能になる。これにより、吐出ヘッド２０と基板Ｐとの相対移動速度を低下させる必要がないため、生産性を大幅に向上させることができる。また、基板Ｐの表面全体の走査回数に亘って走査する必要がないため、液滴ＲＤ，ＧＤ，ＢＤの乾燥むらを防ぐことができ、更にフィルターエレメントＦＥ内における液滴の濡れ広がりを向上させることができるとともに、膜厚の均一性を高めることができる。更に、本発明では、打ち消し波形を用いることにより、塗布液Ｌの内側方向の振動を打ち消すための液滴Ｄを吐出しているので、濡れ広がりに起因する、液滴がフィルターエレメントＦＥから溢れるのを効果的に防止することもできる。
【００９８】
以上の製造工程を経て製造されたカラーフィルタ基板ＣＦと対向基板（図示省略）とを対向配置させ、その間に液晶を挟持させる工程を経て液晶表示装置が製造される。このようにして製造された液晶表示装置、ＣＰＵ（中央処理装置）等を備えたマザーボード、キーボード、ハードディスク等の電子部品を筐体内に組み込むことで、例えばノート型のパーソナルコンピュータ（デバイス）が製造される。
【００９９】
〔その他のデバイスの製造方法〕
また、本実施形態の液滴吐出装置ＩＪ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）等を製造するためにも用いることができる。図１５及び図１６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。吐出装置において、図１５及び図１６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７０ａ，７０ｂを製造することができる。
【０１００】
ここで、図１５に示すマイクロレンズアレイ７０ａ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１６に示すマイクロレンズアレイ７０ｂ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。なお、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、この液晶表示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。
【０１０１】
図１７は、有機ＥＬ装置の構成の一例を示す断面図である。図１７に示す通り、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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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、吐出装置を用いて上記発光素子を形成する。
【０１０４】
図１８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１８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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
図１９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１９（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。
【０１０８】
カソード基板５００ａは、図１９（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。
【０１０９】
図１９（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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
上記の液晶表示装置、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】
【０１１２】
【図１】本発明の液滴吐出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】吐出ヘッド２０の分解斜視図。
【図３】吐出ヘッド２０の主要部の一部を示す透視図。
【図４】本発明の液滴吐出装置の電気的な機能構成を示すブロック図。
【図５】駆動信号ＣＯＭの基本波形の一例を示す図。
【図６】圧電体素子１５０の液滴吐出時における動作を示す図。
【図７】基板の一部を拡大した被塗布領域の断面拡大図。
【図８】打ち消し波形を含む駆動信号の一例を示す図。
【図９】本実施形態の駆動信号を用いて吐出される液滴吐出状況を示す図。
【図１０】駆動信号の第１変形例を示す図。
【図１１】駆動信号の第２変形例を示す図。
【図１２】液滴吐出装置ＩＪを用いたカラーフィルタ基板の製造工程を示す図。
【図１３】カラーフィルタ基板のＲＧＢパターン例を示す図。
【図１４】カラーフィルタ基板製造時の液滴の着弾状況の一例を示す図。
【図１５】マイクロレンズアレイの説明図。
【図１６】マイクロレンズアレイの説明図。
【図１７】有機ＥＬ装置の構成の一例を示す断面図。
【図１８】プラズマ型表示装置の構成の一部を示す分解斜視図。
【図１９】電界放出素子を備えた電界放出ディスプレイの構成を示す図。
【符号の説明】
【０１１３】
２０  吐出ヘッド（液滴吐出ヘッド）、２６  制御装置（駆動部）、６０  駆動回路（駆動部）、１１１  ノズル開口、１２１  キャビティ、１５０  圧電体素子（圧力発生素子）、ｃ１，ｃ２，…引込部（第１波形部）、ｄ１，ｄ２，…  押出部（第３波形部）、ｈ１，ｈ２，…  保持部（第２波形部）、ｉ１，ｉ２，…  引込部（第４波形部）、ＣＯＭ  駆動信号、ｗ０  抑制波形、ｗ１１，ｗ１２  終端波形、Ｄ  液滴、ＰＡ  被塗布領域、  Ｌ  塗布液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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