(57)【要約】【課題】設置上の制約が少なく、高精度で、且つ処理負荷を軽減し得るノズル詰まり検出装置、同装置を有する液滴吐出装置、同液滴吐出装置を用いた電気光学装置の製造方法、同方法を使用して製造された電気光学装置、及び同電気光学装置を搭載した電子機器を提供する。【解決手段】図１に示すように、圧電素子の共振周波数の変化からノズル詰まりの有無を検出する。【選択図】        図１
2004207485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するノズルの詰まりを検出する装置であって、
２枚の電極に挟持され、該電極に電圧が印加されることによって一定の周波数で共振する圧電素子と、
前記圧電素子の共振周波数を計測する計測手段と、
ノズルから液滴が吐出される前後の共振周波数を前記計測手段より取得し、該共振周波数の差分が予め定められた値以下である場合に、該液滴を吐出したノズルにノズル詰まりが発生していると判定する判定手段と、
を有することを特徴とするノズル詰まり検出装置。
【請求項２】
前記ノズル詰まり検出装置を有することを特徴とする液滴吐出装置。
【請求項３】
前記液滴吐出装置は、
配線、カラーフィルタ、フォトレジスト、マイクロレンズアレイ、エレクトロルミネセンス材料、生体物質、のうちいずれか一のパターン形成を用途とする、
ことを特徴とする請求項２記載の液滴吐出装置。
【請求項４】
請求項２記載の液滴吐出装置を使用することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の製造方法を使用して製造されたことを特徴とする電気光学装置。
【請求項６】
請求項５記載の電気光学装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液滴を吐出するノズルの詰まりを検出するノズル詰まり検出装置、同装置を有する液滴吐出装置、同液滴吐出装置を使用した電気光学装置の製造方法、同方法を使用して製造された電気光学装置、及び同電気光学装置を搭載した電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば有機ＥＬ（Electro Luminescence）の発光層材料として期待される高分子材料の成膜など、工業上の様々な分野に液滴吐出装置が利用されている。
液滴吐出装置はヘッドと呼ばれる液滴吐出機構を有し、該ヘッドに規則的に配列した複数のノズルによって、用途に応じた材料を液滴状に吐出する構造をもつのが一般的である。
【０００３】
一般的に液滴を吐出するノズル径は非常に小さい。従って、例えば吐出する材料の粘性などに起因するノズル詰まりは、ある程度不可避な問題であるが、ノズル詰まりを放置すると最悪の場合、該ノズルから何も吐出されない、所謂「ドット抜け」という現象を誘発する。ドット抜けは製品の品質劣化に直結するので、従来の液滴吐出装置では、例えば特許文献１に開示されるように、レーザ光を利用し、ノズルから吐出される液滴が該レーザを横切る時の光量変化を検出して、ノズル詰まりが生じているか否かを判断していた。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２１２９７０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、液滴が落下する過程で描く軌跡と、レーザ光の光路とが適切に交差するようにレーザを設置する必要があった。また、検出精度の問題から１ノズル当り複数滴の吐出が必要であり、また、ヘッドか検出装置を移動させつつノズル詰まりを検出していた為、処理負荷が高まる上、吐出される材料が非常に高価な場合には、経済的な問題も無視できなかった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、設置上の制約が少なく、高精度で、且つ処理負荷を軽減し得るノズル詰まり検出装置、同装置を有する液滴吐出装置、同液滴吐出装置を使用した電気光学装置の製造方法、同方法を使用して製造された電気光学装置、及び同電気光学装置を搭載した電子機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係るノズル詰まり検出装置は、液滴を吐出するノズルの詰まりを検出する装置であって、２枚の電極に挟持され、該電極に電圧が印加されることによって一定の周波数で共振する圧電素子と、前記圧電素子の共振周波数を計測する計測手段と、ノズルから液滴が吐出される前後の共振周波数を前記計測手段より取得し、該共振周波数の差分が予め定められた値以下である場合に、該液滴を吐出したノズルにノズル詰まりが発生していると判定する判定手段と、を有することを特徴としている。
【０００７】
このようなノズル詰まり検出装置によれば、電極に液滴が付着しさえすれば圧電素子の共振周波数の変化が検出できるので、該装置を設置する上での制約が少なく、設置に付随する負荷を大幅に軽減できる。
また、このようなノズル詰まり検出装置によれば、圧電素子の共振周波数の変化は、電極上に液滴が１滴付着することで検出可能であるから、ノズルから複数滴の液滴を吐出する必要がなく、経済的な負荷が大幅に軽減される。
【０００８】
また、本発明に係る液滴吐出装置は、本発明に係るノズル詰まり検出装置を有することを特徴としている。
更に、本発明に係る液滴吐出装置は、配線、カラーフィルタ、フォトレジスト、マイクロレンズアレイ、エレクトロルミネセンス材料、生体物質、のうちいずれか一のパターン形成を用途とすることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る電気光学装置の製造方法は、本発明に係る液滴吐出装置を使用することを特徴としている。
また、本発明に係る電気光学装置は、本発明に係る液滴吐出装置によって製造されたことを特徴としている。
また、本発明に係る電子機器は、本発明に係る電気光学装置を搭載したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係り、ノズル詰まり検出装置を有する液滴吐出装置の構成を示した図である。同図において、制御装置１０は該液滴吐出装置の動作を制御する。また、制御装置１０は内部メモリ１０ａを有しており、後述する計測手段の測定値等を記憶することができる。
ヘッド２０は、ノズル群２１を有し、制御装置１０による制御に従って、ノズル群２１を構成する各ノズルから液滴２２を吐出する。液滴２２は、例えばナノグラム単位の重量をもった微小な液滴である。キャリッジ２３は、ヘッド２０を保持する。第１ガイドレール２４は、図中Ｘ軸方向に伸直し、キャリッジ２３を該方向に移動可能な状態で保持する。従ってヘッド２０もＸ軸方向に移動可能となる。
【００１２】
吐出対象物４０は、有機ＥＬパネルの製造過程を例にとれば、発光層を形成させる基板に相当し、液滴２２を吐出させる対象物である。テーブル４１は、吐出対象物４０を搭載する。第２ガイドレール４２は、図中Ｘ軸、及びＺ軸方向と直交するＹ軸（図１中では図示略）方向に伸直し、テーブル４１をＹ軸方向に移動可能な状態で保持する。従って、吐出対象物４０も、Ｙ軸方向に移動可能となる。
【００１３】
水晶振動子３１は、交流電圧が印加されると、逆圧電効果によって固有の周波数で共振する性質を持った圧電素子である。電極３１ａ、３１ｂは平板形状を有し、水晶振動子３１を挟むように設けられている。また電極３１ａは、ノズル群２１と対向し、各ノズルから吐出される液滴が付着するようになっている。電源３２は、電極３１ａ、３１ｂを介して水晶振動子３１に交流電圧を印加する。計測手段３３は、水晶振動子３１の共振周波数を電気的に測定して制御装置１０に出力する。
【００１４】
ここで、水晶振動子３１、電極３１ａ、３１ｂ、電源３２、計測手段３３、及び制御装置１０は、ノズル群２１を構成する各ノズルの詰まりを検出するＱＣＭ（QuartzCrystal Micro balancer）３０を構成する。ＱＣＭ３０は、電極３１ａに液滴２２が付着したことを、計測手段３３によって、水晶振動子３１の共振周波数変化として検出することができる。ＱＣＭ３０は、概ね数ナノグラムの重量変化を１Ｈｚの周波数変化として検出でき、本実施形態において、ノズル詰まり検出装置として動作する。
【００１５】
図２は、図１において、ヘッド２０をＡ−Ａ’線上からＺ軸下方に向かって見下ろした場合の略構成図である。便宜上、ノズル群２１を記載する。ノズル群２１は、ヘッド２０の下面、Ｘ軸とＹ軸の方向にそれぞれ複数配置された計Ｎ個のノズルＮk（ｋ＝１，２，・・・，Ｎ）から構成されている。また、電極３１ａは、ヘッド２０の、ノズルＮkの配列領域よりも大きい領域を有している。
【００１６】
図３は、本実施形態に係るノズル詰まり検出処理を説明したフローチャートである。該フローチャートを用いて該検出処理を説明する。
ノズル詰まり検出処理が開始されると、制御装置１０は、ヘッド２０と電極３１ａが図２に示す位置関係となるように、ヘッド２０を移動させる（ステップＳ１０１）。次に、制御装置１０は、水晶振動子３１に電圧を供給する（ステップＳ１０２）。電圧を供給されることによって水晶振動子３１は、一定の周波数で共振する。
【００１７】
次に、制御装置１０は、変数ｋに「１」をセットする（ステップＳ１０３）。ここで、変数ｋは、ノズル番号を表しており、例えばｋ＝１ならば、ノズルＮ1を表すものとする。次に制御装置１０はノズルＮkについて、液滴を１滴吐出する指示を出す（ステップＳ１０４）と共に、その時点で計測手段３３によって測定されている周波数の値Ｆfを内部メモリ１０ａに記憶する（ステップＳ１０５）。続いて、制御装置１０は、液滴の吐出指示が出されて後、予め定められた時間が経過した時点で計測手段３３によって測定された周波数Ｆbを内部メモリ１０ａに記憶する（ステップＳ１０６）。内部メモリ１０ａにＦf及びＦbが記憶されると、制御装置１０は変数ｚに、ＦfとＦbとの差分の絶対値をセットする（ステップＳ１０７）。そして、制御装置１０は変数ｚが予め定められた値ｈ以上か否かを判定する（ステップＳ１０８）。
【００１８】
図４は、水晶振動子３１の共振周波数変化を例示した図である。同図において、時刻Ｔ1においてステップＳ１０４が実行され、時刻Ｔ2に液滴２２が電極３１ａに付着すると、該周波数は瞬時にＦfからＦ’へと変化する。しかしながら、該周波数はＦ’で安定する訳では無く、時刻Ｔ1から時間ΔＴを経過した時刻Ｔ4において、周波数Ｆbとなって概ね時間的に安定する。図４においてはΔＴが、前述の「予め定められた経過時間」であり、時刻Ｔ4が、ステップＳ１０５の実行タイミングである。
また、ｈの値としては、液滴１滴に対する水晶振動子３１の共振周波数の変化量ｚよりも十分に小さい値を設定しておく。
【００１９】
ステップＳ１０８の判定結果が肯定的ならば、ノズルＮkから正常に液滴が吐出されたことになり、制御装置１０は、処理をステップＳ１０９に移行させる。該判定結果が否定的であれば、制御装置１０は、ノズルＮkから液滴が吐出されなかったと判断して、変数ｋの値、即ち液滴が吐出されなかったノズルの番号を内部メモリ１０ａに記憶する（ステップＳ１１０）。
ステップＳ１０９では全ノズルに対してノズル詰まりの検出処理が実行されたかを判定する。ノズル詰まり検出処理が実行されていないノズルが存在する場合、即ち変数ｋの値がノズル数Ｎと等しくない場合、ステップＳ１０９の判定結果は否定的となり、制御装置１０は、変数ｋを「１」インクリメントし、ノズル番号を更新して（ステップＳ１１１）、処理をＳ１０４まで戻し、全Ｎ個のノズルに対してステップＳ１０４からステップＳ１０９に至る処理を繰り返す。Ｎ個のノズルについてノズル詰まりの検出処理が終了すると、ステップＳ１０９の判定結果は、肯定的となって、ノズル詰まり検出処理は終了する。
【００２０】
本実施形態に係る液滴吐出装置において、ＱＣＭ３０は、前述のようにノズルの配列領域よりも大きい領域をもった電極３１ａを有しており、ノズル詰まり検出処理開始時に、ヘッド２０が、図２に示すような検出位置まで移動すると、ノズル群２１から吐出される液滴はすべて電極３１ａに付着するよう構成されている。従って該検出処理中にヘッド２０を移動させる必要が無く、レーザ光を用いた従来技術のように、ヘッド若しくは検出装置を動かさなければならない場合と比較して、該処理に付随する制御装置１０の負荷を大幅に軽減する事が出来る。
【００２１】
また、本実施形態においてノズル詰まり検出装置として機能するＱＣＭ３０は、電極３１ａに液滴が付着しさえすれば、水晶振動子３１の共振周波数変化としてこれを認識できるので、レーザ光を利用した従来技術と比較して、設置上の制約が少ない上、１滴の液滴吐出によってノズル詰まりを検出することが可能となる。
【００２２】
尚、本実施形態では電極３１ａが、ノズルの配列領域よりも大きい領域を有している構成としたが、電極３１ａは、ノズルの配列領域より小さくてもよい。その場合、ノズル詰まりの検出処理にヘッド２０、又は電極３１ａの移動を伴い、制御装置１０の処理負荷は増加するが、１滴の液滴吐出でノズル詰まりの検出が可能であるという効果は保持される。また、レーザ光を利用した従来技術と較べて、設置上の制約が少ないという効果も損なわれない。
【００２３】
また、本実施形態に係る液滴吐出装置は、水晶振動子３１のもつ物理的性質を利用して、１滴の液滴吐出によってノズル詰まりを検出することが可能となるため、従来のように複数滴の吐出を必要とせず、経済的負荷の軽減、並びに資源の有効利用を実現することが出来る。
【００２４】
尚、本実施形態において、ノズル詰まり検出処理は、例えば一定期間毎に、制御装置１０によって自動的に実行されるようにしても、又、ユーザが該処理を実行したい任意の時刻において、制御装置１０に該処理の実行を指示できるようにしてもよい。
【００２５】
尚、本実施形態において制御装置１０は、液滴吐出後の水晶振動子の共振周波数として、図４に示す時刻Ｔ4における時間的に安定した周波数Ｆbを記憶しているが、時間的に安定していない、時刻Ｔ1から時間ΔＴ’（＜ΔＴ）を経た時刻Ｔ3での周波数Ｆb’を記憶してもよい。
また、制御装置１０は、時刻Ｔ3のような、水晶振動子の共振周波数が時間的に不安定な時間領域で液滴の吐出を指示してもよい。こうすることで、ノズル詰まり検出処理に要する時間を短縮することができる。
【００２６】
尚、本実施形態に係る液滴吐出装置は、液滴２２、及び吐出対象物４０を選択することによって、前述したＥＬ材料の吐出の他に様々な用途に応用することができる。例えば配線、カラーフィルタ、フォトレジスト、マイクロレンズアレイ、生体物質チップなどの用途に応用が可能である。
【００２７】
図５は、本発明の第２実施形態として、本発明に係る液滴吐出装置を用いて製造されたカラーフィルタを搭載した液晶表示装置の構成を例示する斜視図である。
本実施形態に係る液晶表示装置４００は、液晶駆動用ＩＣ（図示略）、配線類（図示略）、光源４７０、支持体（図示略）などの付帯要素が装着されている。液晶表示装置４００の構成を簡単に説明する。液晶表示装置４００は、互いに対向するよう配置された、カラーフィルタ４６０、及びガラス基板４１４と、これらの間に挟持された図示略の液晶層と、カラーフィルタ４６０の上面側（観察者側）に付設された偏光板４１６と、ガラス基板４１４の下面側に付設された図示略の偏光板とを主体として構成されている。カラーフィルタ４６０は透明なガラスからなる基板４６１を具備し、観察者側に設けられた基板であり、ガラス基板４１４はその反対側に設けられる透明な基板である。
【００２８】
基板４６１の下側には、黒色感光性樹脂膜からなる隔壁４６２と、着色部４６３、及びオーバーコート層４６４が順次形成され、更にオーバーコート層４６４の下側に駆動用の電極４１８が形成されている。尚、実際の液晶装置においては、電極４１８を覆って液晶層側と、ガラス基板４１４側の後述する電極４３２上に、配向膜が設けられるが、図示、及び説明を省略する。
カラーフィルタ４６０の液晶層側に形成された液晶駆動用の電極４１８は、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）などの透明導電材料を、オーバーコート層４６４の全面に形成させたものである。
【００２９】
ガラス基板４１４上には、絶縁層４２５が形成され、この絶縁層４２５の上には、スイッチング素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor）と、画素電極４３２とが形成されている。
ガラス基板４１４上に形成された絶縁層４２５上には、マトリクス上に走査線４５１と、信号線４５２とが形成され、走査線４５１と信号線４５２とに囲まれた領域毎に画素電極４３２が設けられる。各画素電極４３２のコーナー部分と走査線４５１と信号線４５２との間部分にはＴＦＴが組み込まれており、走査線４５１と信号線４５２に対する信号の印加によってＴＦＴはオン、又はオフの状態となって画素電極４３２への通電が制御されるようになっている。
【００３０】
＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態として、上記第２実施形態に係る液晶表示装置を用いた電子機器の一例たる携帯電話機の構成を例示する斜視図である。同図において、携帯電話機９２は複数の操作ボタン９２１のほか、受話口９２２、送話口９２３とともに、上述した液晶表示装置４００を備えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の構成図。
【図２】同実施形態におけるヘッドと電極の位置関係を示す図。
【図３】同実施形態におけるノズル詰まり検出処理のフローチャート。
【図４】同実施形態における水晶振動子の共振周波数変化の例示図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る液晶表示装置の例示図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る携帯電話機の例示図。
【符号の説明】１０・・・制御装置、１０ａ・・・内部メモリ、２０・・・ヘッド、２１・・・ノズル群、２２・・・液滴、２３・・・キャリッジ、２４・・・第１ガイドレール、３０・・・ＱＣＭ、３１・・・水晶振動子、３１ａ・・・電極、３１ｂ・・・電極、３２・・・電源、３３・・・計測手段、４０・・・吐出対象物、４１・・・ステージ、４２・・・第２ガイドレール。
【図１】
2004207485.tif 000003
【図２】
2004207485.tif 000004
【図３】
2004207485.tif 000005
【図４】
2004207485.tif 000006
【図５】
2004207485.tif 000007
【図６】
2004207485.tif 000008