(57)【要約】【課題】高粘度のインクであっても、加熱したり流路に気泡を残すことなくヘッドに充填する。【解決手段】液滴を吐出するヘッド２０を備えた製膜装置のヘッド２０に液状体を充填する。液状体の充填時に液状体に振動を付与する振動付与工程を含む。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液滴を吐出するヘッドを備えた製膜装置の前記ヘッドに液状体を充填する方法であって、
前記液状体の充填時に該液状体に振動を付与する振動付与工程を含むことを特徴とする製膜装置の液状体充填方法。
【請求項２】
前記液状体が非ニュートン性の擬塑性流体であることを特徴とする請求項１記載の製膜装置の液状体充填方法。
【請求項３】
圧電素子の駆動により前記ヘッドに振動を付与して前記液滴を吐出させる吐出工程を含み、
前記振動付与工程では、前記圧電素子の駆動により前記液状体に振動を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の製膜装置の液状体充填方法。
【請求項４】
前記振動付与工程では、前記ヘッドから前記液滴を吐出させない振動特性で前記振動を付与することを特徴とする請求項３記載の製膜装置の液状体充填方法。
【請求項５】
前記液状体に気泡を発生させて前記液滴を吐出させる吐出工程を含み、
前記振動付与工程では、前記気泡の伸縮により前記液状体に振動を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の製膜装置の液状体充填方法。
【請求項６】
ヘッドに液状体を充填する充填工程と、前記ヘッドから液滴を吐出させて基板上に製膜する製膜工程とを有するデバイス製造方法であって、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載された製膜装置の液状体充填方法を用いて前記充填工程を行うことを特徴とするデバイス製造方法。
【請求項７】
液滴を吐出するヘッドを備えた製膜装置であって、
前記液状体を前記ヘッドに充填する際に、前記液状体に振動を付与する振動付与装置を有することを特徴とする製膜装置。
【請求項８】
前記液状体が非ニュートン性の擬塑性流体であることを特徴とする請求項７記載の製膜装置。
【請求項９】
前記振動付与装置は、前記ヘッドに振動を付与して前記液滴を吐出させる圧電素子であることを特徴とする請求項７または８に記載の製膜装置。
【請求項１０】
前記ヘッドから前記液滴を吐出させない振動特性で前記液状体に振動を付与するように前記圧電素子の駆動を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項９記載の製膜装置。
【請求項１１】
前記振動付与装置は、前記液状体に気泡を発生させて前記液滴を吐出させる気泡発生装置と、
前記発生した気泡を伸縮させるように前記気泡発生装置の駆動を制御する制御装置とを有することを特徴とする請求項７または８に記載の製膜装置。
【請求項１２】
ヘッドから吐出された液滴により基板上に製膜する製膜装置を備えたデバイス製造装置であって、
前記製膜装置として、請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載された製膜装置が用いられることを特徴とするデバイス製造装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載のデバイス製造装置により製造されたことを特等とするデバイス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製膜装置とその液状体充填方法及びデバイス製造方法とデバイス製造装置並びにデバイスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器、例えばコンピュータや携帯用の情報機器端末の発達に伴い、液晶表示デバイス、特にカラー液晶表示デバイスの使用が増加している。この種の液晶表示デバイスは、表示画像をカラー化するためにカラーフィルタを用いている。カラーフィルタには、基板を有し、この基板に対してＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（赤）のインクを所定パターンで供給することで形成されるものがある。このような基板に対してインクを供給する方式としては、例えばインクジェット方式の製膜装置が採用されている。
【０００３】
インクジェット方式を採用した場合、製膜装置においてはインクジェットヘッドから所定量のインクを基板に対して吐出して供給するが、インクを吐出する手段としては、インクタンクを構成する壁面に複数のノズル開口を形成するとともに、各ノズル開口と対向するように伸縮方向を一致させて圧電素子を配設したものが多く用いられている。この種の圧電素子としては、例えば特開昭６３−２９５２６９号公報に開示されているように、電極と圧電材料とを交互にサンドイッチ状に積層したものが提供されており、インクジェットヘッドのキャビティ（インク溜まり）内に満たされたインクが圧電素子の変形により生じた圧力波によって吐出される構成になっている。
【０００４】
この種のインクジェットヘッドでは、吐出可能なインク粘度に限界があるため、高粘度のインクを吐出することは困難である。そこで、従来では、供給口を介して圧力室と連通するインクタンクにヒータ（発熱体）を設ける技術（特開平５−２８１５６２号公報）や、インクジェットヘッド及びインクタンクの双方にヒータを埋ける技術（特開平９−１６４７０２号公報）が提供されており、これらの技術を用いて高粘度のインクを吐出可能な粘度まで低粘度化することで、従来では製膜が困難であった工業薬品を使えるようになってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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。
加熱すると特性が変質するインクも存在するため、このようなインクに対しては上記のように、加熱により低粘度化させるという方法を採ることができず、吐出が困難であるという状況を改善することができない。
【０００６】
また、インクジェットヘッド内にインクを充填する際には、例えばヘッド外部のインクタンクとヘッドとを接続し、ヘッドのノズル部分を負圧吸引している。ところが、ヘッド内部のインク流路は微細であり、屈曲部や流路幅の変化する箇所、凹凸部等、インクの流動が淀む部分に気泡が溜まり、これを排出できないことがある。このようにヘッド内部に気泡が残ると、インク吐出時の圧力損失が大きくなり、吐出が不安定になるばかりでなく、甚だしい場合にはインクを吐出できないという問題が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、高粘度のインクであっても、加熱したり流路に気泡を残すことなくヘッドに充填できる製膜装置とその液状体充填方法及びデバイス製造方法とデバイス製造装置並びにデバイスを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
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。
本発明の製膜装置の液状体充填方法は、液滴を吐出するヘッドを備えた製膜装置の前記ヘッドに液状体を充填する方法であって、前記液状体の充填時に該液状体に振動を付与する振動付与工程を含むことを特徴とするものである。
【０００９】
従って、本発明では、充填時に液状体とともに気泡が移動しやすくなり、液状体が淀む箇所等に気泡が溜まってしまうことを抑制できる。そのため、流路に気泡を残すことなく液状体をヘッドに充填することができ、液滴の吐出が不安定になったり、吐出不能状態に陥ったりする事態を回避することが可能になる。
【００１０】
また、本発明では、液状体が非ニュートン性の擬塑性流体であっても適用できる。非ニュートン性の擬塑性流体は、振動を付与することでずり速度が大きくなり、その結果として粘度が小さくなる。そのため、高粘度の液状体であっても、加熱することなく充填時の粘度を小さくして、流動性を向上させることができる。これにより、流路に気泡を残すことなく排出することが可能になるため、液滴の吐出が不安定になったり、吐出不能状態に陥ったりする事態を回避することが可能になる。
【００１１】
圧電素子の駆動によりヘッドに振動を付与して液滴を吐出させる吐出工程を含む場合には、振動付与工程ではこの圧電素子の駆動により液状体に振動を付与することが好ましい。
【００１２】
これにより、本発明では、充填時に液状体に振動を付与するための機構を別途設ける必要がなくなり、装置の小型化及び低価格化に寄与することが可能になる。なお、この場合、振動付与工程では、ヘッドから液滴を吐出させない振動特性で液状体に振動を付与することが好ましい。
【００１３】
また、液状体に気泡を発生させて前記液滴を吐出させる吐出工程を含む場合、振動付与工程では、気泡の伸縮により液状体に振動を付与する手順も採用可能である。この場合も、充填時に液状体に振動を付与するための機構を別途設ける必要がなくなり、装置の小型化及び低価格化に寄与することが可能になる。
【００１４】
一方、本発明のデバイス製造方法は、ヘッドに液状体を充填する充填工程と、前記ヘッドから液滴を吐出させて基板上に製膜する製膜工程とを有するデバイス製造方法であって、上記の製膜装置の液状体充填方法を用いて前記充填工程を行うことを特徴としている。
【００１５】
これにより、本発明では液状体充填時の気泡がヘッドに残って、液滴の吐出が不安定になったり、吐出不能状態に陥ったりする事態を回避することが可能になり、所望の吐出特性で基板上に製膜することができる。
【００１６】
そして、本発明の製膜装置は、液滴を吐出するヘッドを備えた製膜装置であって、前記液状体を前記ヘッドに充填する際に、前記液状体に振動を付与する振動付与装置を有することを特徴としている。
【００１７】
従って、本発明では、充填時に液状体とともに気泡が移動しやすくなり、液状体が淀む箇所等に気泡が溜まってしまうことを抑制できる。そのため、流路に気泡を残すことなく液状体をヘッドに充填することができ、液滴の吐出が不安定になったり、吐出不能状態に陥ったりする事態を回避することが可能になる。
【００１８】
また、本発明の製膜装置では、液状体が非ニュートン性の擬塑性流体であっても適用できる。非ニュートン性の擬塑性流体は、振動を付与することでずり速度が大きくなり、その結果として粘度が小さくなる。そのため、高粘度の液状体であっても、加熱することなく充填時の粘度を小さくして、流動性を向上させることができる。これにより、流路に気泡を残すことなく排出することが可能になるため、液滴の吐出が不安定になったり、吐出不能状態に陥ったりする事態を回避することが可能になる。
【００１９】
振動付与装置としては、ヘッドに振動を付与して液滴を吐出させる圧電素子であることが好ましい。これにより、本発明では、充填時に液状体に振動を付与するための機構を別途設ける必要がなくなり、装置の小型化及び低価格化に寄与することが可能になる。なお、この場合、ヘッドから液滴を吐出させない振動特性で液状体に振動を付与することが好ましい。
【００２０】
また、振動付与装置としては、前記液状体に気泡を発生させて前記液滴を吐出させる気泡発生装置と、前記発生した気泡を伸縮させるように前記気泡発生装置の駆動を制御する制御装置とを有する構成も採用可能である。
【００２１】
この場合も、充填時に液状体に振動を付与するための機構を別途設ける必要がなくなり、装置の小型化及び低価格化に寄与することが可能になる。
【００２２】
一方、本発明のデバイス製造装置は、ヘッドから吐出された液滴により基板上に製膜する製膜装置を備えたデバイス製造装置であって、前記製膜装置として、上記の製膜装置が用いられることを特徴としている。
【００２３】
これにより、本発明では液状体充填時の気泡がヘッドに残って、液滴の吐出が不安定になったり、吐出不能状態に陥ったりする事態を回避することが可能になり、所望の吐出特性で基板上に製膜することができる。
【００２４】
そして、本発明のデバイスは、上記のデバイス製造装置により製造されたことを特徴としている。これにより、本発明では、安定して吐出された液滴で膜が形成された高品質のデバイスを得ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の製膜装置とその液状体充填方法及びデバイス製造方法とデバイス製造装置並びにデバイスの実施形態を、図１ないし図７を参照して説明する。ここでは、本発明の製膜装置を、例えば液状体としてのインクを用いて、液晶デバイスに対して用いられるカラーフィルタ等を製造するためのフィルタ製造装置に適用するものとして説明する。なお本発明で使用できる液体は、液状体に含まれる。すなわち、液状体とは、上述の液体に加え、例えば金属等の微粒子を含む液状体をも言うものとする。
【００２６】
図１は、フィルタ製造装置（デバイス製造装置）を構成する製膜装置（インクジェット装置）１０の概略的な外観斜視図である。このフィルタ製造装置は、ほぼ同様の構造を有する３基の製膜装置１０を備えており、各製膜装置１０は、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のインクをフィルタ基板に吐出する構成になっている。
【００２７】
製膜装置１０は、ベース１２、第１移動手段１４、第２移動手段１６、図示しない電子天秤（重量測定手段）、液滴吐出ヘッドとしてのインクジェットヘッド（ヘッド）２０、キャッピングユニット２２、クリーニングユニット２４等を有している。ベース１２の上には、第１移動手段１４、電子天秤、キャッピングユニット２２、クリーニングユニット２４および第２移動手段１６が設置されている。
【００２８】
第１移動手段１４は、好ましくはベース１２の上に直接設置されており、しかもこの第１移動手段１４は、Ｙ軸方向に沿って位置決めされている。これに対して第２移動手段１６は、支柱１６Ａ、１６Ａを用いて、ベース１２に対して立てて取り付けられており、しかも第２移動手段１６は、ベース１２の後部１２Ａにおいて取り付けられている。第２移動手段１６のＸ軸方向は、第１移動手段１４のＹ軸方向とは直交する方向である。Ｙ軸はベース１２の前部１２Ｂと後部１２Ａ方向に沿った軸である。これに対してＸ軸はベース１２の左右方向に沿った軸であり、各々水平である
【００２９】
第１移動手段１４は、ガイドレール４０、４０を有しており、第１移動手段１４は、例えば、リニアモータを採用することができる。このリニアモータ形式の第１移動手段１４のスライダー４２は、ガイドレール４０に沿って、Ｙ軸方向に移動して位置決め可能である。
【００３０】
スライダー４２は、θ軸用のモータ４４を備えている。このモータ４４は、例えばダイレクトドライブモータであり、モータ４４のロータはテーブル４６に固定されている。これにより、モータ４４に通電することでロータとテーブル４６は、θ方向に沿って回転してテーブル４６をインデックス（回転割り出し）することができる。
【００３１】
テーブル４６は、基板４８を位置決めして、しかも保持するものである。また、テーブル４６は、吸着保持手段５０を有しており、吸着保持手段５０が作動することにより、テーブル４６の穴４６Ａを通して、基板４８をテーブル４６の上に吸着して保持することができる。テーブル４６には、インクジェットヘッド２０がインクを捨打ち或いは試し打ち（予備吐出）するための予備吐出エリア５２が設けられている。
【００３２】
第２移動手段１６は、支柱１６Ａ，１６Ａに固定されたコラム１６Ｂを有しており、このコラム１６Ｂは、リニアモータ形式の第２移動手段１６を有している。スライダー６０は、ガイドレール６２Ａに沿ってＸ軸方向に移動して位置決め可能であり、スライダー６０は、インク吐出手段としてのインクジェットヘッド２０を備えている。
【００３３】
インクジェットヘッド２０は、揺動位置決め手段としてのモータ６２，６４，６６，６８を有している。モータ６２を作動すれば、インクジェットヘッド２０は、Ｚ軸に沿って上下動して位置決め可能である。このＺ軸はＸ軸とＹ軸に対して各々直交する方向（上下方向）である。モータ６４を作動すると、インクジェットヘッド２０は、Ｙ軸回りのβ方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ６６を作動すると、インクジェットヘッド２０は、Ｘ軸回りのγ方向に揺動して位置決め可能である。モータ６８を作動すると、インクジェットヘッド２０は、Ｚ軸回りのα方向に揺動して位置決め可能である。
【００３４】
このように、図１のインクジェットヘッド２０は、スライダー６０において、Ｚ軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐは、テーブル４６側の基板４８に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。なお、インクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐには、それぞれがインクを吐出する複数（例えば１２０個）の開口部としてのノズルが設けられている。
【００３５】
ここで、インクジェットヘッド２０の構造例について、図２を参照して説明する。インクジェットヘッド２０は、たとえば、ピエゾ素子（圧電素子）を用いたヘッドであり、図２（Ａ）に示すようにヘッド本体９０のインク吐出面２０Ｐには、複数のノズル９１が形成されている。これらのノズル９１に対してそれぞれピエゾ素子９２が設けられている。
【００３６】
図２（Ｂ）に示すようにピエゾ素子９２は、ノズル９１とインク室９３に対応して配置されており、例えば一対の電極（図示せず）の間に位置し、通電するとこれが外側に突出するようにして撓曲するよう構成されたものである。そしてこのピエゾ素子９２に対して図２（Ｃ）に示すように印加電圧Ｖｈを印加することで、図２（Ｄ），（Ｆ）及び（Ｅ）に示すようにして、ピエゾ素子９２を矢印Ｑ方向に伸縮させることで、インクを加圧して所定量の液滴（インク滴）９９をノズル９１から吐出させるようになっている。
【００３７】
これを詳述すると、図３（ａ）の吐出波形図に示すように、正勾配の波形部ａ１でインク室が拡大して容積が増大し、増大した容積分に相当するインクがインク室内に流入する。また、負勾配の波形部ａ２で印加電圧Ｖｈを印加することでインク室が縮小し、インクが加圧されることでノズル９１から所定量のインクが吐出される。なお、インクジェットヘッド２０のインクジェット方式としては、前記の圧電素子９２を用いたピエゾジェットタイプ以外の方式のもの、例えば熱膨張を利用したサーマルインクジェットタイプのものなどととしてもよい。
【００３８】
図４に、インクジェットヘッド２０に関する駆動制御系及びインク供給系を簡易的に示す。
インクジェットヘッド２０に対しては、インクタンク２５に貯溜されたインクがインク経路２６を介して供給される。また、インクジェットヘッド２０に設けられたピエゾ素子９２に対しては、所定量のインクを吐出するために制御装置２８の制御下でインクの種類、温度に適した駆動電圧がインクジェットヘッド駆動装置２７からノズル９１毎にそれぞれ印加される。また、制御装置２８は駆動装置２７を制御することで、図３（ａ）に示した吐出波形のみならず、図３（ｂ）に示す微振動波形も駆動波形としてピエゾ素子９２に印加させる。
【００３９】
この微振動波形は、正勾配の波形部ｂ１でインク室が拡大し、負勾配の波形部ｂ２で印加電圧Ｖｌを印加することでインク室が縮小・加圧されるが、印加電圧Ｖｌはインクがノズル９１から吐出されない大きさに設定される。すなわち、この微振動波形の電圧をピエゾ素子９２に印加することで、ノズル面に対してメニスカスが離間・接近を繰り返すように微振動する構成になっている。つまり、ここでは、圧力発生手段のピエゾ素子９２を振動発生手段（振動付与装置）として用い、且つインクがノズル９１から吐出されない振幅（振動特性）で駆動している。
【００４０】
クリーニングユニット２４は、インクジェットヘッド２０のノズル等のクリーニングをフィルタ製造工程中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット２２は、インクジェットヘッド２０のノズル内のインクが乾燥しないようにするために、フィルタを製造しない待機時にこのインク吐出面２０Ｐを外気に触れさせないようにするものである。このクリーニングユニット２４は、吸着パッド及び制御装置２８の制御下でこの吸着パッドをインクジェットヘッド２０に対して当接位置と離間位置との間で移動させる移動手段とを有している（図４参照）。吸着パッドには、吸引ポンプ等から構成される吸引手段（充填手段）２９が接続されており、吸着パッドを介して吸引されたインクは廃液タンクに排出される。
【００４１】
図１に戻り、電子天秤は、インクジェットヘッド２０のノズルから吐出されたインク滴の１滴の重量を測定して管理するために、例えば、インクジェットヘッド２０のノズルから、５０００滴分のインク滴を受ける。電子天秤は、この５０００滴のインク滴の重量を５０００で割ることにより、インク滴１滴の重量をほぼ正確に測定することができる。このインク滴の測定量に基づいて、インクジェットヘッド２０から吐出するインク滴の量を最適にコントロールすることができる。
【００４２】
続いて、インクジェットヘッド２０にインクを充填する際の動作について説明する。
まず、製膜処理工程（液滴吐出工程）の当初においてはインクジェットヘッド２０に液体が導入されていない。従って、製膜処理前には吸引手段２９によりインクジェットヘッド２０を吸引してインクを導入する。具体的には、まず制御装置２８は、移動手段を介してクリーニングユニット２４の吸引パッドをインクジェットヘッド２０に当接させ、次に吸引手段２９を作動させる。これにより、インクタンク２５内のインクが吸引され、送液チューブ２６を経てインクジェットヘッド２０に充填される。インクジェットヘッド２０に充填されたインクは、吸引パッドに吸引され、吸引手段２９を介して廃液タンク３０に排出される。
【００４３】
ここで、インクジェットヘッド２０へのインク充填時、制御装置２８は駆動装置２７を制御して、図３（ｂ）に示した微振動波形の駆動電圧をピエゾ素子９２に印加させる。これにより、ノズル９１からインクが吐出されない範囲でインクジェットヘッド２０内のインクに振動を付与することができる。これにより、インク内に気泡が存在している場合でもインクとともに気泡が振動するため、気泡が流路内の壁部に付着している場合や、インクが淀む場所に気泡が溜まっている場合でも気泡を移動させやすくなり、インクとともに気泡をインクジェットヘッド２０から排出することができる。
【００４４】
また、一般に流体は、粘度がずり速度に依存しないニュートン性流体と、粘度がずり速度によって変化する非ニュートン性流体とに区分され、さらに非ニュートン性流体は、粘度が変化する傾向によりダイラタント流体と擬塑性流体（擬似塑性流体）とに区分される。図５に、各流体のずり速度（ひずみ速度）と粘度との関係を示す。この図に示すように、ニュートン性流体はずり速度が大きくなっても粘度はほぼ一定であり、非ニュートン性流体の中、ダイラタント流体はずり速度が大きくなるに従って粘度も大きくなる性質を有している。一方、非ニュートン性流体の中、擬塑性流体はずり速度が大きくなるに従って粘度が小さくなる性質を有している。
【００４５】
そのため、非ニュートン性で擬塑性流体のインクを用いた場合、インクジェットヘッド２０への充填時に振動を付与することで、インクのずり速度が大きくなり粘度を小さくすることができる。従って、上述したように、振動により気泡を移動させやすくなることに加えて、インクの粘度を低下させることで流動性が向上し、ヘッド２０内に気泡を残すことなく容易に排出することが可能になる。
【００４６】
続いて、インクジェットヘッド２０の駆動に関して説明する。
上述したように、例えば４０℃に温度制御されたインクがインクタンク２５から送液チューブ２６を介してインクジェットヘッド２０に充填されると、インクジェットヘッド駆動装置２７から図３（ａ）に示す吐出波形の駆動電圧が印加され、任意のノズル９１に対応するピエゾ素子９２が任意の間隔、周期で駆動されることで所定のノズル９１からインクが吐出される。
【００４７】
続いて、製膜処理工程について説明する。
作業者がテーブル４６の前端側から基板４８を第１移動手段１４のテーブル４６の上に給材すると、この基板４８はテーブル４６に対して吸着保持されて位置決めされる。そして、モータ４４が作動して、基板４８の端面がＹ軸方向に並行になるように設定される。
【００４８】
次に、インクジェットヘッド２０がＸ軸方向に沿って移動して、電子天秤の上部に位置決めされる。そして、指定滴数（指定のインク滴の数）の吐出を行う。これにより、電子天秤は、たとえば５０００滴のインクの重量を計測して、インク滴１滴当たりの重量を計算する。そして、インク滴の１滴当たりの重量が予め定められている適正範囲に入っているかどうかを判断し、適正範囲外であれば圧電素子３０に対する印加電圧の調整等を行って、インク滴の１滴当たりの重量を適正に収める。
【００４９】
インク滴の１滴当たりの重量が適正な場合には、基板４８が第１移動手段１４よりＹ軸方向に適宜に移動して位置決めされるとともに、インクジェットヘッド２０が第２移動手段１６によりＸ軸方向に適宜移動して位置決めされる。そして、インクジェットヘッド２０は、予備吐出エリア５２に対して全ノズルからインクを予備吐出した後に、基板４８に対してＹ軸方向に相対移動して（実際には、基板４８がインクジェットヘッド２０に対してＹ方向に移動する）、基板４８上の所定領域に対して所定のノズルから所定幅でインクを吐出する。インクジェットヘッド２０と基板４８との一回の相対移動が終了すると、インクジェットヘッド２０が基板４８に対してＸ軸方向に所定量ステップ移動し、その後、基板４８がインクジェットヘッド２０に対して移動する間にインクを吐出する。そして、この動作を複数回繰り返すことにより、製膜領域全体にインクを吐出して製膜することができる。
【００５０】
続いて、図６および図７を参照して、製膜処理によりカラーフィルタを製造する例について説明する。
【００５１】
図６の基板４８は、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ものを用いる。基板４８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適用できる。
【００５２】
たとえば、図７に示すように長方形形状の基板４８上に、生産性をあげる観点から複数個のカラーフィルタ領域１０５をマトリックス状に形成する。これらのカラーフィルタ領域１０５は、後でガラス４８を切断することで、液晶表示装置に適合するカラーフィルタとして用いることができる。
【００５３】
カラーフィルタ領域１０５には、たとえば図７に示すように、ＲのインクとＧのインクおよびＢのインクを所定のパターンで形成して配置している。この形成パターンとしては、図に示すように従来公知の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ー型等がある。特に、ヘッド２０を傾けることで画素部の配列ピッチにノズル間隔を対応させる場合、ストライプ型では一度に吐出できるノズルの数が多いため効果的である。
【００５４】
図６は、基板４８に対してカラーフィルタ領域１０５を形成する工程の一例を示している。
【００５５】
図６（ａ）では、透明の基板４８の一方の面に対して、ブラックマトリックス１１０を形成したものである。カラーフィルタの基礎となる基板４８の上には、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で、所定の厚さ（たとえば２μｍ程度）に塗布して、フォトリソグラフィー法等の方法でマトリックス状にブラックマトリックス１１０を設ける。ブラックマトリックス１１０の格子で囲まれる最小の表示要素がフィルタエレメントとなり、たとえばＸ軸方向の巾３０μｍ、Ｙ軸方向の長さ１００μｍ程度の大きさの窓である。
【００５６】
ブラックマトリックス１１０を形成した後は、たとえば、ヒータにより熱を与えることで、基板４８の上の樹脂を焼成する。
【００５７】
図６（ｂ）に示すように、インク滴９９は、フィルタエレメント１１２に供給される。インク滴９９の量は、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した充分な量である。
【００５８】
図６（ｃ）の加熱工程では、カラーフィルタ上のすべてのフィルタエレメント１１２に対してインク滴９９が充填されると、ヒータを用いて加熱処理を行う。基板４８は、所定の温度（例えば７０℃程度）に加熱する。インクの溶媒が蒸発すると、インクの体積が減少する。体積減少の激しい場合には、カラーフィルタとして充分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出工程と、加熱工程とを繰り返す。この処理により、インクの溶媒が蒸発して、最終的にインクの固形分のみが残留して膜化する。
【００５９】
図６（ｄ）の保護膜形成工程では、インク滴９９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。乾燥が終了するとインク膜が形成されたカラーフィルタの基板４８の保護及びフィルタ表面の平坦化のために、保護膜１２０を形成する。この保護膜１２０の形成には、たとえば、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ができる。
【００６０】
図６（ｅ）の透明電極形成工程では、スパッタ法や真空蒸着法等の処方を用いて、透明電極１３０を保護膜１２０の全面にわたって形成する。
【００６１】
図６（ｆ）のパターニング工程では、透明電極１３０は、さらにフィルタエレメント１１２の開口部に対応させた画素電極にパターニングされる。
【００６２】
なお、液晶の駆動にＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等を用いる場合ではこのパターニングは不用である。また、上記製膜処理の間には、定期的あるいは随時クリーニングユニット２４を用いてインクジェットヘッド２０のインク吐出面２０Ｐをワイピングすることが望ましい。
【００６３】
以上のように、本実施の形態では、インク充填時に当該インクに振動を付与する工程を設けることで、高粘度のインクであっても気泡を移動させてヘッド内部に気泡を残すことなくインクを充填することが可能になる。特に、擬塑性流体のインクの場合は、単に気泡を移動させるだけではなく、インクを加熱することなくインクの粘度を小さくすることでヘッドから気泡を容易に排出することができるようになっている。そのため、高粘度のインクや加熱できないインクであっても、ヘッドから安定して吐出することが可能になり、所望の吐出特性で基板上に製膜することが可能になる。結果として、インクジェットヘッド２０から吐出されたインクで製造されたデバイスは、所望の形状、大きさで製膜され、品質を維持することができる。
【００６４】
また、本実施の形態では、インクジェットヘッド２０からインクを吐出する際に駆動されるピエゾ素子９２を、インク充填時の振動付与装置として兼用しているので、別途振動付与装置を設ける必要がなくなり、装置の小型化及び低価格化に寄与することができる。
【００６５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【００６６】
例えば、上記実施の形態では、ピエゾ素子の駆動によりヘッドからインクを吐出させる構成としたが、ヘッド内にヒータ（気泡発生装置）を設け、制御装置の制御下でヒータの加熱により生じた気泡でインクを吐出する構成であっても適用可能である。この場合、インク充填時においては、インクが吐出されない範囲でヒータの駆動・停止を連続的に実施し、気泡を伸縮させることでインクに振動を付与することが可能になり、上記ピエゾ素子を用いた場合と同様の作用・効果を得ることができる。
【００６７】
また、上記実施の形態では、製膜装置をフィルタ製造装置に適用する構成としたが、これに限定されるものではなく、例えば用紙等に印字・製膜するプリンタ（プロッタ）にも適用可能である。
【００６８】
さらに、本発明のデバイス製造装置は、たとえば液晶表示デバイス用のカラーフィルタの製造に限定されるものではなく、たとえば、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）表示デバイスに応用が可能である。ＥＬ表示デバイスは、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔（ホール）を注入して再結合させることにより励起子（エキシトン）を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出（蛍光・燐光）を利用して発光させる素子である。こうしたＥＬ表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の各発光色を呈する材料すなわち発光層形成材料及び正孔注入／電子輸送層を形成する材料をインクとし、各々を本発明のデバイス製造装置を用いて、ＴＦＴやＴＦＤ等の素子基板上にパターニングすることで、自発光フルカラーＥＬデバイスを製造することができる。本発明におけるデバイスの範囲にはこのようなＥＬデバイスをも含むものである。
【００６９】
この場合、例えば、上記のカラーフィルタのブラックマトリクスと同様に樹脂レジストを用いて１ピクセル毎に区画する隔壁を形成するとともに、下層となる層の表面に吐出された液滴が付着しやすいように、且つ、隔壁が吐出された液滴をはじき隣接する区画の液滴と混じり合うことを防止するため、液滴の吐出の前工程として、基板に対し、プラズマ、ＵＶ処理、カップリング等の表面処理を行う。しかる後に、正孔注入／電子輸送層を形成する材料を液滴として供給し製膜する第１の製膜工程と、同様に発光層を形成する第２の製膜工程とを経て製造される。
【００７０】
こうして製造されるＥＬデバイスは、セグメント表示や全面同時発光の静止画表示、例えば絵、文字、ラベル等といったローインフォメーション分野への応用、または点・線・面形状をもった光源としても利用することができる。さらに、パッシブ駆動の表示素子をはじめ、ＴＦＴ等のアクティブ素子を駆動に用いることで、高輝度で応答性の優れたフルカラー表示デバイスを得ることが可能である。
【００７１】
また、本発明の製膜装置に金属材料や絶縁材料を供すれば、金属配線や絶縁膜等のダイレクトな微細パターニングが可能となり、新規な高機能デバイスの作製にも応用できる。
【００７２】
なお、上記の実施形態では、便宜的に「インクジェット装置」ならびに「インクジェットヘッド」と呼称し、吐出される吐出物を「インク」として説明したが、このインクジェットヘッドから吐出される吐出物は所謂インクには限定されず、ヘッドから液滴として吐出可能に調整されたものであればよく、例えば、前述のＥＬデバイスの材料、金属材料、絶縁材料、又は半導体材料等様々な材料が含まれることはいうまでもない。
【００７３】
また、図示した製膜装置のインクジェットヘッド２０は、Ｒ（赤）．Ｇ（緑）．Ｂ（青）の内の１つの種類のインクを吐出することができるようになっているが、この内の２種類あるいは３種類のインクを同時に吐出することももちろんできる。また、製膜装置１０の第１移動手段１４と第２移動手段１６はリニアモータを用いているがこれに限らず他の種類のモータやアクチュエータを用いることもできる。
【００７４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、高粘度の液状体であっても加熱したり、流路に気泡を残すことなくヘッドに容易に充填することができ、安定した液滴吐出が可能になることで所望の吐出特性で製膜することができるとともに、装置の小型化及び低価格化に寄与できる。また、本発明では、吐出の不安定に起因する品質不良が生じず、高品質のデバイスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフィルタ製造装置を構成する製膜装置の概略的な外観斜視図である。
【図２】インクジェットヘッドの構造を示す図であって、（Ａ）はヘッド本体の外観斜視図、（Ｂ）は部分拡大図、（Ｃ）は時間と印加電圧との関係図、（Ｄ）〜（Ｆ）は印加された電圧毎に示された液体室の動作図である。
【図３】（ａ）は吐出波形を示す図であり、（ｂ）は微振動波形を示す図である。
【図４】インクジェットヘッドに関する駆動制御系及びインク供給系を示す図である。
【図５】流体のずり速度と粘度との関係を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、基板を用いてカラーフィルタを製造する手順の一例を示す図である。
【図７】基板と基板上のカラーフィルタ領域の一部を示す図である。
【符号の説明】
１０　製膜装置（インクジェット装置）
２０　インクジェットヘッド（液滴吐出ヘッド、ヘッド）
２８　制御装置
４８　基板
９２　ピエゾ素子（圧電素子、振動付与装置）
９９　液滴（インク滴）
【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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