发明内容
为了解决上述问题,在实施用液滴供给喷头这样的液滴供给装置将液状材料粘覆在对象物上形成膜的方法时,本发明提供一种降低由液状材料供给量均匀化也解决不了的成膜不均匀的技术。
本发明者经过大量实验研究,结果发现液滴的供给位置(弹落位置)的不均匀会使得即使含有液滴的液状材料的量均匀,也会因为在应该配置液状材料的区域内液状材料发生偏差而形成纹状的不均匀成膜。
例如,向特定的区域P内提供多滴液滴Q使其被液状材料U粘覆时,如图30所示,对于开始的液滴Q1大致提供给区域P的中心而在区域P的大致中心部配置液状材料U1的情况(A-1)、和开始的液滴Q1’提供给区域P的边缘部而在区域P的边缘部配置液状材料U1’(B-1)的情况进行了比较。
在上述(A-1)的情况时,开始的液状材料U1配置在区域P的中心部位,第2次的液滴Q2即使提供给偏离中心部的位置,因为该液滴Q2和已经在中心部配置的液体材料U1一体化,如图(A-2)所示与2滴液滴Q1,Q2相当的液状材料U2还是配置在区域P的中心部。以后如图(A-3)和(A-4)所示,再供给液滴Q3,Q4时,液状材料U3,U4也很容易在区域p中均匀的配置。液状材料在区域P内均匀地配置时,最后液状材料U4干燥后可以得到(A-4)的虚线所示的大致均匀的成膜状态。
而如上述(B-1)的情况,开始的液状材料U1’配置在区域P的边缘部位,即使提供第2滴液滴Q2’,该液滴Q2’和已经在边缘部配置的液状材料U1一体化,如(B-2)所示的2滴液滴Q1’,Q2’相当的液状材料U2’还是配置在区域P的边缘。这时,如后面的(B-3),(B-4)所示,即使再提供液滴Q3’,Q4’,液状材料U3’,U4’也偏向区域P的边缘部,极端时,发生从区域P中有部分液状材料溢出,在相邻的其他区域内配置液状材料U3”,U4”的情况。这样配置的液状材料U4’干燥后产生(B-4)那样用虚线表示的偏离成膜状态。
如上所述,开始提供液滴的位置不同,最后成膜状态有很大的不同,因此产生纹状的不均匀膜。这种情况不仅在如图30所示的在一个区域P内供给多滴液滴时发生,在一个区域P内仅提供一滴液滴时也会发生,如图30所示,同样的量的液状材料用一滴液滴提供时,该液滴提供的位置不同,也产生和图30的(A-4)和(B-4)同样的不同的成膜状态。无论在什么情况,液滴提供的位置使最后成膜状态大不相同,因此即使含有液滴的液状材料的量均匀化,也不能消除纹状的不均匀膜(在显示装置中是色不均匀和亮度不均匀)。还有如图30的(B-3)和(B-4)所示地从区域P溢出液状材料U3”和U4”时,在例如形成彩色滤光片或者EL装置时,会成为引起混色的原因,增大色不均匀。
另外,如图31所示,也有区域P被隔壁、堤坝、贮格围堰(bank)(下面都称隔壁)B等隔出,要向隔壁B围住的区域P内提供液滴。该隔壁B,例如由在基板上采用光刻法等形成图案的合成树脂等形成。
这时,因为存在隔壁B,液滴Q的供给位置使液状材料U的外观发生变化。例如,如图31(a)和(b)所示,液滴Qa,Qb提供给区域P的中心部、比较中心部或者和隔壁离开给定距离的位置时,区域P内配置的液状材料Ua,Ub的形状不受隔壁B存在的影响。但是如图31(c)所示的液滴Qc被供给到区域边缘部和隔壁B很近的位置时,会产生液状材料Uc在着落扩大时和隔壁B接触,并被隔壁B吸引移过去,形成如图所示的沿隔壁B的壁面的形状。这样,即使再提供液滴,也不能消除在区域P内液状材料的偏离。
下面,本发明者研究了原来液滴供给状态。液滴供给喷头等液滴供给装置一般以给定的驱动周期Td(驱动信号的驱动频率Fd=1/Td)被驱动。如果驱动频率Td小,并以Vx的扫描速度扫描时,液滴供给位置的分辩率Rx=Td×Vx也小,就可以正确地设置液滴供给位置。例如,图32表示对于多个区域P被周期地排列的对象物,以给定的扫描速度Vx使得液滴供给装置相对对象物一边进行扫描,一边以给定的驱动周期Td供给液滴的情况。这里,(a)到(c)是对比用3种分辨率R1<R2<R3分别提供液滴时情况。上述驱动周期Td很大时,如(c)所示,就不能精确地控制在各个区域P内的液滴的提供位置,因此在扫描方向配置的多个区域P的液滴供给位置有很大偏离。反之,如果驱动周期Td很小,如图(a)所示,可以正确设定区域P内的液滴供给位置,同时可以降低在区域P之间的液滴供给位置的偏离,因此可以将液滴提供到区域内适当的位置,抑制纹状的不均匀成膜的发生。
但是实际上如上述地降低液滴供给装置的驱动频率Td时,液滴供给装置将赶不上液状材料的供给,结果一次的液滴中含的液体材料的量降低,同时导入液滴供给装置内的液态材料不稳定,容易发生所谓飞行弯曲或者卫星分散状的不良液滴喷出状态。所以提高液滴供给装置的驱动频率是有界限的。
这样,虽然将驱动周期Td设置很小可以降低在区域P之间的液滴供给位置的偏离,抑制成膜的不均匀发生,但是同时会使生产效率降低而使得成膜不好。也即,如图33所示,沿扫描方向X进行扫描时,设在扫描方向X上的区域P的结构周期为Dx、上述驱动周期Td和扫描速度Vx的乘积为分辨率Rx,分辨率Rx越大在扫描方向X排列的各区域P之间的液滴供给位置的偏离也越大,就会发生成膜不均匀。相反,分辨率Rx变小,可以降低在扫描方向X上排列的各区域P之间的液滴供给位置的偏离,但是这时由于液滴提供的液态材料的供给量降低,制造效率也降低,会发生品质不良。
本发明者根据上述状况进行了专心致志的研究,提出了以下的发明。也即,本发明的成膜方法,通过将液态材料粘覆在对象物上形成具有给定周期性的平面周期结构,其中,采用以给定驱动周期供给液滴使上述液态材料可以粘覆在上述对象物上的液滴供给装置,并根据在上述对象物上应该形成的上述平面周期结构的周期性,在上述驱动周期的每个周期都控制是否由上述液滴供给装置供给上述液滴,上述液滴供给装置一边在给定扫描方向以给定扫描速度相对上述对象物相对扫描,一边通过上述液滴供给装置的控制供给上述液滴;设定上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数为在上述对象物上应该形成的上述平面周期结构在上述扫描方向上的结构周期。
根据该发明,用液滴供给装置的驱动周期Td和液滴供给装置与对象物之间的扫描速度Vx的乘积,也即液滴供给分辨率Rx的自然数倍数设定为在上述对象物上应该形成的上述平面周期结构在上述扫描方向上的结构周期Dx来进行成膜,这样可以在上述平面周期结构的结构周期Dx内的给定相位点上供给液滴,因此可以降低因为结构周期Dx内液滴供给位置的偏离引起的成膜不均匀。还有,因为如上所述可以在结构周期Dx内的给定的相位点上供给液滴,就可以避免如图31(c)所示那样将液滴供给隔壁附近容易引起的液态材料的偏移,有利于降低不良的成膜。再有,这种方法不需要随意将液滴供给装置的驱动周期Td降低,防止了在一滴液滴中含有的液态材料的量变少,因此提高了生产率,同时也降低了发生因为飞行弯曲或者卫星分散那样的液滴供给不良所引起的成膜不良的情况。
在本发明中,优选上述液滴供给装置相对上述对象物沿上述扫描方向相对扫描的扫描步骤多次进行,在其间穿插进行让上述液滴供给装置相对上述对象物沿和上述扫描方向交叉的传送方向传送的传送动作。这样扫描步骤夹在传送动作之中多次反复进行可以在很宽阔的平面范围内进行成膜。
在本发明中,优选在上述液滴供给装置上设置有用于供给上述液滴的包含多个喷嘴的喷嘴列,并以设定成在与上述扫描方向垂直的方向上所观察的上述喷嘴列的喷嘴排列周期和应该形成的上述平面周期结构在与上述扫描方向垂直的方向所观察的结构周期相对应的姿势,让上述液滴供给装置相对上述对象物沿上述扫描方向进行相对扫描。这样,液晶供给装置内设有多个喷嘴构成的喷嘴列使得一次扫描步骤可以给平面周期结构的多个列提供液滴,提高生产效率。对于具有规定喷嘴间距的喷嘴列的液滴供给装置,在将应该形成的平面周期结构在与上述扫描方向垂直的方向上的结构周期和喷嘴间隔一致时,只要调整喷嘴列的排列方向与和扫描方向垂直的方向之间的倾斜角度θ即可。
在本发明中,优选将在与上述扫描方向垂直的方向观察的给定位置中的上述平面周期结构在上述扫描方向上的周期性与在与上述扫描方向垂直的方向观察的不同于上述给定位置的其他位置中的上述平面周期结构在上述扫描方向上的周期性之间的相位差、和相当于上述给定位置的给定喷嘴与对应于上述其他位置的其他喷嘴之间在上述扫描方向观察的位置偏离量、之间的差设定为0或者设定为上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数。一般在喷嘴列的排列方向与和扫描方向垂直的方向之间的倾斜角度θ不是0时,多个喷嘴之间在扫描方向上的喷嘴位置不同,在扫描方向上的喷嘴位置偏移量使得在和扫描方向上垂直的方向上的2个位置上的液滴供给位置发生偏移。另外,也有无论上述倾斜角度θ的值如何,应该形成的平面周期结构在和扫描方向垂直的方向上不同的2个位置在扫描方向的周期性上有相位差。一般,只是按照应该形成的平面周期结构在和扫描方向垂直的方向上不同的2个位置在扫描方向上的周期性相位差和液滴供给装置的喷嘴位置偏移的差的量,使得液滴供给位置相对应该形成的平面周期结构发生偏移。
因此,用上述差或者设定为0、或者设定为上述驱动周期和上述扫描速度的乘积的自然数的倍数,可以消除在与扫描方向垂直的方向上的2个不同的点的液滴供给位置偏移。
在本发明中,优选在与上述扫描方向垂直的方向观察的给定位置上所具有的给定喷嘴中上述液滴的供给时间、和在与上述扫描方向垂直的方向观察的不同于上述给定位置的其他位置上所具有的其他喷嘴中上述液滴的供给时间之间设置了时间差;将上述给定位置上的上述平面周期结构在上述扫描方向上的周期性、和上述其他位置上的上述平面周期结构在上述扫描方向上的周期性之间的相位差,和上述时间差与上述扫描速度之积、之间的差设定为0或者设定为上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数。一般在喷嘴列的排列方向和与扫描方向垂直的方向之间的倾斜角度θ不是0时,多个喷嘴之间在扫描方向上的喷嘴位置不同,在扫描方向上的喷嘴位置偏移量使得在和扫描方向上垂直的方向上的2个位置上的液滴供给位置发生偏移。另外,和上述同样,也存在应该形成的平面周期结构在和扫描方向垂直的方向上的2个不同位置在扫描方向的周期性上有相位差。该相位差和液滴供给装置的喷嘴位置偏移的差使得液滴供给位置相对应该形成的平面周期结构发生偏移。如果将在和扫描方向上垂直的方向上的2个不同位置对应的喷嘴之间的液滴供给时间设定时间差,那么调整该时间差,使得上述相位差和该时间差与扫描速度的乘积的差为0或者为上述驱动周期和上述扫描速度的乘积的自然数的倍数就可以消除在与扫描方向垂直的方向上的2个不同的点的液滴供给位置偏移。
本发明的成膜装置,通过将液态材料粘覆在对象物上可以形成具有给定周期性的平面周期结构,其中具有:液滴供给装置,构成为以给定驱动周期供给液滴可以使上述液态材料粘覆在上述对象物上;控制装置,在上述驱动周期的每个周期可以控制是否由上述液滴供给装置供给上述液滴;扫描装置,让上述液滴供给装置相对上述对象物沿给定扫描方向进行相对扫描;和驱动周期设定装置,用于调整并可设定上述驱动周期;设定上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数为在上述对象物上应该形成的上述平面周期结构在上述扫描方向上的结构周期。
根据该发明,用驱动周期设定装置可以适当设定液滴供给装置的驱动周期,因此即使用扫描装置使得扫描速度降低,也可以调小驱动周期来提高液滴供给位置的分辨率。所以可以在不降低生产效率的情况下提高液滴供给位置的分辨率,提高液滴供给位置的精度。另外,上述分辨率的自然数倍数设定为应该形成的平面周期结构在扫描方向上的结构周期,可以始终在结构周期上给定相位的位置上供给液滴,因此降低了液滴供给位置的偏离,降低了不均匀成膜。
在本发明中,优选上述扫描装置,多次执行让上述液滴供给装置相对上述对象物沿上述扫描方向相对扫描的扫描步骤,在其间穿插进行让上述液滴供给装置相对上述对象物沿和上述扫描方向交叉的传送方向传送的传送动作。
在本发明中,优选上述液滴供给装置,构成为具有用于供给上述液向和上述扫描方向之间的交叉角度。
在本发明中,优选对于上述液滴供给装置,构成为在与上述扫描方向垂直的方向观察的给定位置上所对应的给定喷嘴中上述液滴的供给时间、和在与上述扫描方向垂直的方向观察的不同于上述给定位置的其他位置上所对应的其他喷嘴中上述液滴的供给时间之间可以设置时间差。
本发明的彩色滤光片基板制造方法,包括向基板供给液态材料以包含给定周期性的平面周期图案成膜成多个彩色滤光元件的成膜工序,其中,在上述成膜工序中按照以下方式进行成膜:采用以给定驱动周期供给液滴可以使上述液态材料粘覆在上述对象物上所构成的液滴供给装置;根据在上述对象物上应该形成的上述平面周期图案的周期性,在上述驱动周期的每个周期中控制是否由上述液滴供给装置供给上述液滴;上述液滴供给装置一边在给定扫描方向以给定扫描速度相对上述对象物相对扫描,一边通过上述液滴供给装置的控制供给上述液滴;上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数设定成应该形成的上述平面周期图案在上述扫描方向上的结构周期。
在本发明中,优选上述液滴供给装置相对上述对象物沿上述扫描方向相对扫描的扫描步骤多次进行,在其间穿插进行让上述液滴供给装置相对上述对象物沿和上述扫描方向交叉的传送方向传送的传送动作。
在本发明中,优选在上述液滴供给装置上设置有用于供给上述液滴的包含多个喷嘴的喷嘴列,并以设定成在与上述扫描方向垂直的方向上所观察的上述喷嘴列的喷嘴排列周期和应该形成的上述平面周期图案在与上述扫描方向垂直的方向所观察的结构周期相对应的姿势,让上述液滴供给装置相对上述对象物沿上述扫描方向进行相对扫描。
在本发明中,优选将在与上述扫描方向垂直的方向观察的给定位置中的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性与在与上述扫描方向垂直的方向观察的不同于上述给定位置的其他位置中的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性之间的相位差、和相当于上述给定位置的给定喷嘴与对应于上述其他位置的其他喷嘴之间在上述扫描方向观察的位置偏离量、之间的差设定为0或者设定为上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数。
在本发明中,优选在与上述扫描方向垂直的方向观察的给定位置上所具有的给定喷嘴中上述液滴的供给时间、和在与上述扫描方向垂直的方向观察的不同于上述给定位置的其他位置上所具有的其他喷嘴中上述液滴的供给时间之间设置了时间差;将上述给定位置上的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性和上述其他位置上的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性之间的相位差、和上述时间差与上述扫描速度之积、之间的差设定为0或者设定为上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数。
在本发明中,优选上述平面周期图案将多种颜色的上述彩色滤光元件按照上述平面周期图案排列形成,在上述彩色滤光元件的多种颜色中至少对一种颜色实施上述成膜工序。在平面周期图案内多种颜色的彩色滤光元件排列配置时,至少用本发明的成膜方法制造多种颜色中的一种颜色,可以得到很好的效果。
在本发明中,优选在上述彩色滤光元件中,对于蓝色的上述彩色滤光元件实施上述成膜工序。蓝色彩色滤光元件在彩色滤光元件种的浓淡(光学浓淡)最显目,因此在形成蓝色彩色滤光元件时使用本发明可以有效地降低色不均匀。
本发明的电致发光装置用基板的制造方法,包括向基板供给液态材料以包含给定周期性的平面周期图案成膜成多个象素区域的成膜工序,其中,在上述成膜工序中按照以下方式进行成膜;采用以给定驱动周期供给液滴可以使上述液态材料粘覆在上述对象物上所构成的液滴供给装置;根据在上述对象物上应该形成的上述平面周期图案的周期性,在上述驱动周期的每个周期中控制是否由上述液滴供给装置供给上述液滴;上述液滴供给装置一边在给定扫描方向以给定扫描速度相对上述对象物扫描,一边通过上述液滴供给装置的控制供给上述液滴;上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数设定成在上述对象物上应该形成的上述平面周期图案在上述扫描方向上的结构周期。
在本发明中,优选上述液滴供给装置相对上述对象物沿上述扫描方向相对扫描的扫描步骤多次进行,在其间穿插进行让上述液滴供给装置相对上述对象物沿和上述扫描方向交叉的传送方向传送的传送动作。
在本发明中,优选在上述液滴供给装置上设置有用于供给上述液滴的包含多个喷嘴的喷嘴列,并以设定成在与上述扫描方向垂直的方向上所观察的上述喷嘴列的喷嘴排列周期和应该形成的上述平面周期图案在与上述扫描方向垂直的方向所观察的结构周期相对应的姿势,让上述液滴供给装置相对上述对象物沿上述扫描方向进行相对扫描。
在本发明中,优选将在与上述扫描方向垂直的方向观察的给定位置中的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性与在与上述扫描方向垂直的方向观察的不同于上述给定位置的其他位置中的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性之间的相位差、和相当于上述给定位置的给定喷嘴与对应于上述其他位置的其他喷嘴之间在上述扫描方向观察的位置偏离量、之间的差设定为0或者设定为上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数,由此进行成膜。
在本发明中,优选在与上述扫描方向垂直的方向观察的给定位置上所具有的给定喷嘴中上述液滴的供给时间、和在与上述扫描方向垂直的方向观察的不同于上述给定位置的其他位置上所具有的其他喷嘴中上述液滴的供给时间之间设置了时间差;将上述给定位置上的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性和上述其他位置上的上述平面周期图案在上述扫描方向上的周期性之间的相位差、和上述时间差与上述扫描速度之积、之间的差设定为0或者设定为上述驱动周期和上述扫描速度之乘积的自然数倍数,由此进行成膜。
在本发明中,优选上述平面周期图案将多种颜色的上述象素区域按照上述平面周期图案排列形成,在上述象素序区域的多种颜色中至少对一种颜色实施上述成膜工序。在平面周期图案内排列多种颜色的象素区域时,至少对一种颜色使用本发明的成膜方法,可以得到很好的效果。
在本发明中,优选在上述象素区域中,对蓝色的上述象素区域实施上述成膜工序。蓝色象素区域的亮度强弱最显目,因此在蓝色象素区域成膜时用本发明可以有效地降低色不均匀。
本发明的显示装置的制造方法,其中,采用上述任一项记载的成膜方法形成按照上述平面结构周期排列的多个象素。
进一步,本发明的显示装置的制造方法,其中,采用上述任一项记载的制造方法形成彩色滤光片基板。
本发明的另一显示装置的制造方法,其中,采用上述任一项记载的制造方法形成电致发光装置用基板。
本发明的显示装置,其中,采用上述显示装置的制造方法形成。这样可以降低因成膜工艺造成的成膜不均,得到高品位的显示装置。特别是在上述扫描方向排列的象素列比原来的质量有大幅度提高,结果降低了颜色和亮度的不均匀,得到了光学均匀性比原来有大幅度提高的显示装置。
本发明的电子机器,其中,具有上述显示装置、和控制该显示装置的控制装置。本发明的电子机器没有特别的限定,优选是移动电话机等便携式信号终端、便携式计算机、电子手表等便携式电子机器。
具体实施方式
下面根据附图详细说明本发明的成膜方法、成膜装置和彩色滤光基板的制造方法和制造装置,电致发光装置用基板的制造方法和制造装置、显示装置的制造方法、显示装置以及电子机器的实施方式。
成膜方法和成膜装置的基本结构
首先说明本发明的成膜方法和成膜装置的实施方式的基本构成。本实施方式的成膜装置(液滴喷出装置)16如图15所示,具有:打印机等使用的供给液滴的喷头等液滴供给喷头(液滴喷射头)22的喷头单元26;控制液滴供给喷头22的位置,也即喷头位置的喷头位置控制装置17;控制对象物(例如母基板12)位置的基板位置控制装置18;作为使液滴供给喷头22相对对象物(母基板12)在扫描方向X上扫描的扫描驱动装置的扫描驱动装置19;将液滴供给喷头22相对对象物(母基板12)向和扫描方向垂直的传送方向Y传送的传送驱动装置21;将对象物(母基板12)提供给成膜装置16内规定的作业位置的基板供给装置23和控制该成膜装置16的整体的控制装置24。
上述喷头位置控制装置17、基板位置控制装置18、扫描驱动装置19以及传送驱动装置21中的各装置都设置在基座9上。另外,各装置根据需要可以用机盖覆盖。
液滴供给喷头22如图17所示,具有多个喷嘴27排列配置构成喷头列28。喷头27的数量例如是180个,喷嘴27的孔径例如是28μm,喷嘴27的间距t例如是141μm。如图17所示基准方向S是液滴供给喷头22的标准扫描方向,排列配置方向T是喷嘴27排列配置成喷嘴排列配置28的排列方向。
液滴供给喷头22如图19(a)和(b)所示,由不锈钢等制备的喷嘴板29、和喷嘴板29相对的振动板31以及将他们相互结合的多个隔板部件32构成。在喷嘴板29和振动板31之间,用隔板部件32形成了多个材料室33和存液室34。这些材料室33和存液室34通过通路38相互连同。
在振动板31适当的地方形成了材料供给孔36。材料供给孔36和材料供给装置37连接。材料供给装置37,例如在形成彩色滤光片时由R,G,B中的一种颜色,例如R色的彩色滤光元件材料构成。液态材料M从材料供给孔36供给。这样被供给的液态材料M充满存液室34中,再通过通路38充满材料室33。
喷嘴板29内设计了为了将液态材料M从材料室33射流状喷出的喷嘴27。另外,振动板31靠材料室33的一面的内面安装有对应材料室33的材料加压体39。
材料加压体39如图19(b)所示,具有压电元件41和将它夹住的一对电极42a和42b。压电元件41在电极42a和42b通电时沿箭头C所示的外侧突出变形,这样材料室33的容积增大。相当于增大的容积部分的液态材料M从存液室34通过通路38流入材料室33内。
然后,解除对压电元件41的通电,压电元件41和振动板31同时退回到原来的形状。这样材料室33也退回原来的容积,材料室33内部的液态材料M的压力上升,液态材料M从喷嘴27形成液滴8喷出。还有,在喷嘴27的周围为了防止液滴8的飞行弯曲或者喷嘴27的孔被堵住,例如设置了用Ni-四氟乙烯共析镀层构成的疏液层43。
下面参照图16说明上述液滴供给喷头22的周围配置的喷嘴位置控制装置17、基板位置控制装置18、扫描驱动装置19、传送驱动装置21以及其他装置。喷嘴位置控制装置17具有:将安装在喷头单元26上的液滴供给喷头22平面地旋转的α电机44、将液滴供给喷头22沿传送方向Y平行的轴线周围摇动旋转的β电机46、将液滴供给喷头22沿和扫描方向X平行的轴线周围摇动旋转的γ电机47、将液滴供给喷头22上下平移的Z电机48。
另外,基板位置控制18具有载有对象物(母基板12)的工作台49和使该工作台49平面(水平地)地旋转的θ电机51。还有,扫描驱动装置19具有向扫描方向X伸长的X导轨52和例如内有被脉冲驱动的线性电机的X滑块53。
该X滑块53例如在内部的线性电机的动作下,可以沿X导轨52向扫描方向X平移。
再有,传送装置19具有向传送方向Y伸长的Y导轨54和例如内有脉冲驱动的线性电机的Y滑块56。该Y滑块56例如在内部的线性电机的动作下,可以沿Y导轨54向传送方向Y平移。
X滑块53和Y滑块56内的脉冲驱动的线性电机由提供给该电机的脉冲信号可以精确控制输出轴的旋转角度。因此可以高精度控制X滑块53支持的液滴供给喷头22在扫描方向X的位置和工作台49在传送方向Y的位置。另外液滴供给喷头22和工作台49的位置控制并不限制用脉冲电机的位置控制,也可以用伺服电机的反馈控制或者其他任意方法实现。
在上述工作台49上设置了用限制对象物(母基板12)平面位置的销等构成的位置确定装置50。由以后叙述的基板供给装置23将位置确定装置50和对象物(母基板12)在扫描方向X侧以及传送方向Y侧的端面上接触的状态来确定和保持位置。工作台49上为了固定保持这种位置状态的对象物(母基板12),最好设置众所周知的固定装置,例如空气吸引(真空吸引)等。
再回到图15进行说明。如图15所示的基板供给装置23上有收纳对象物(母基板12)的基板收纳部57、搬送对象物(母基板12)的机械手等基板移动机构58。基板移动机构58具有机台59、相对机台59可以升降移动的升降轴61、以升降轴61为中心旋转的第1臂杆62、相对第1臂杆62旋转的第2臂杆63和在第2臂杆63的端部下面设置的吸附垫片64。吸附垫片64可以由于空气吸引(真空吸附)保持对对象物(母基板12)的吸着。
又如图15所示,在上述液滴供给喷头22扫描轨迹的下方、传送驱动装置21一边的附近的位置上设有压盖装置76和清洁装置77。而在传送驱动装置21的另一边的附近位置设置了电子天平78。压盖装置76是为了防止液滴供给喷头22处于待机状态时喷嘴27(参照图17)的干燥的装置。清洁装置77是清洗液滴供给喷头22的装置。电子天平78是测定从液滴供给喷头22内的每个喷嘴27喷出的液滴8的重量。还有,在液滴供给喷头22附近安装了和液滴供给喷头22一体化移动的喷头用摄像机81。
图15所示的控制装置24具有内装处理程序的计算机作主体66、键盘等输入装置67和CRT等显示装置68。计算机作主体66如图20所示,具有CPU(中央处理单元)69和保存各种信息的存储器的信息存储介质71。
驱动上述喷头位置控制装置17、基板位置控制装置18、扫描驱动装置19、传送驱动装置21和驱动液滴供给喷头22内的压电元件41(参照图19(b))的喷头驱动电路72的各组件如图20所示通过输入/出的接口73和总线74和CPU69连接。还有,基板供给装置23、输入装置67、显示装置68、压盖装置67、清洁装置77和电子天平78和上面同样通过输入/出接口73与总线74和CPU69连接。
信息存储介质71的存储器是包含RAM(随机存储器)、ROM(只读存储器)等半导体存储器、硬盘、CD-ROM读取装置、盘片型记录介质等外部记录装置的概念。从功能上,设有将控制成膜装置16的动作的流程作为程序软件记录的记录区域、将由液滴供给喷头22供给液滴给对象物(母基板12)时的供给位置作为坐标数据记录的记录区域、记录如图16所示将对象物(母基板12)在传送方向Y的传送移动量的记录区域、作为CPU69的工作区域或者临时文件功能的区域以及其他各种记忆区域。
CPU69根据信息存储介质71的存储器中记录的程序软件,进行控制将液滴供给(喷出)到对象物(母基板12)表面规定的位置上。作为具体的功能实现部,如图20所示,实现清洁处理的清洁运算部、实现压盖处理的压盖运算部、为了实现用电子天平78测定重量进行的重量测定运算部以及为了将液滴喷出使得液态材料弹落在对象物(母基板12)表面上形成给定图案的描绘运算部690。
上述描绘运算部690具有用于将液滴供给喷头22设置到描绘的初始位置上的描绘开始位置运算部、控制使液滴供给喷头22沿扫描X方向以给定速度进行扫描的扫描控制运算部、控制对象物(母基板12)沿传送方向Y仅以给定传送移动量挪动的传送控制运算部以及控制使液滴供给喷头22内的多个喷嘴27内的哪一个动作喷墨的喷嘴喷墨控制运算部等各种功能的运算部。
又,在上述实施方式中可以用CPU69的程序软件来实现其功能,也可以不用CPU,用电子电路来实现,哪种方法实现都可以。
下面用图21的流程图来说明上述构成的成膜装置16的动作。操作员将电源打开使得成膜装置16动作,在开始的步骤S1进行初始设定。具体是由喷头单元26或者基板供给装置23或者控制装置24等设定预先设定的初始状态。
然后到重量测定时刻(步骤S2),由扫描驱动装置19将在图16表示的喷头单元26移动到在图15中表示的电子天平78处(步骤S3)。然后,用电子天平78测定从喷嘴27中喷出的墨水量(步骤S4)。根据所测定的喷嘴27的材料喷出特性调节各喷嘴27的压电元件41上施加的电压(步骤5)。
然后,到清洁时刻(步骤S6),用扫描驱动装置19将喷头单元26移动到清洁装置77处(步骤S7),用清洁装置77清洁液滴供给喷头22(步骤S8)。
如果不到重量测定时刻和清洁时刻时,或者重量测定和清洁结束时,在步骤9启动如图15表示的基板供给装置23将对象物(母基板12)提供给工作台49。具体是,由吸附片64保持吸附基板收纳部57内的对象物(母基板12),使得升降轴61、第1臂杆62和第2臂杆63移动,将对象物(母基板12)搬送到工作台49。然后,在工作台49的适当的地方按下预先设计的位置确定装置50(参照图16)。又,为了防止在工作台49上对象物(母基板12)滑动,最好用空气吸引(真空吸引)等方法使得对象物(母基板12)在工作台49上固定。
然后,将θ电机51的输出轴旋转微小的角度,使得工作台49在平面(水平面)内旋转,决定对象物(母基板12)的位置(步骤S10)。再一边用如图15所示的喷头摄像机81观察对象物(母基板12),一边根据液滴供给喷头22用运算决定开始描绘的位置。(步骤S11)。然后,使得扫描驱动装置19以及传送驱动装置21适当动作,移动液滴供给喷头22到描绘开始位置(步骤S12)。
这时,液滴供给喷头22的姿势可以是如图17所示的基准方向S和扫描方向X一致,也可以如图29(b)所示的基准方向S相对扫描方向X以给定倾斜角度倾斜。一般该倾斜角度随喷嘴27的间距、应该将墨水弹落在对象物(母基板12)表面上的位置间距等等不同而不同,该倾斜角度是为了使得在液滴供给喷头22向扫描方向X移动时,沿排列配置方向T排列的喷嘴27的间距在传送方向Y的尺寸和对象物(母基板12)在传送方向Y的弹落位置的间距在几何学上相等而采取的措施。
在如图21所示的步骤S12,液滴供给喷头22放在描绘开始的位置,在步骤S13,液滴供给喷头22沿扫描方向X以给定速度直线地扫描移动。在扫描中,从液滴供给喷头22的喷嘴27中连续将液滴喷吐到对象物(母基板12)表面上。
又关于液滴的喷出量,可以设定在一次扫描中在液滴供给喷头22可以覆盖的喷出范围内将全部量喷出,也可以如后面所述,在一次扫描中喷出应该喷出量的数分之一(例如4分之一)的液态材料,在液滴供给喷头22进行多次扫描时,设定扫描范围和传送方向Y部分重叠,对于全部范围多次(例如4次)进行液态材料喷出。
液滴供给喷头22完成对对象物(母基板12)一条单线扫描时(步骤S14),反转移动回归到初始位置(步骤S15),在传送方向Y移动给定量(仅仅是被设定的传送移动量)(步骤S16)。这时,再进行步骤S13的扫描,喷出液状材料,之后上述动作反复进行,进行多条线扫描。这里也可以完成一条扫描线的扫描后,不回归到初始位置,沿传送方向移动给定量,再反转,向反方向扫描,进行相互反转扫描。
对如后面所述的在母基板12内形成多个彩色滤光片的情况进行说明,对于在母基板12内的彩色滤光片区域内一个排列配置喷完全部彩色滤光元件材料时(步骤S17),液滴提供喷头22在传送方向Y移动给定量,再重复上述同样的步骤S13和S16。最后,完成对母基板12上的全部排列配置的彩色滤光片区域的彩色滤光元件材料的喷出(步骤18)时,在步骤S20由基板供给装置23或者其他搬送机构将处理后的母基板12排出到外部。然后,如果没有来自操作员的终止作业的指示,上述母基板12的供给、液滴喷出作业重复进行。
如果操作员发出终止指示时(步骤S21),CPU69实行将液滴供给喷头22搬送到如图15所示的压盖装置76的地方、用该压盖装置76对液滴供给喷头22进行压盖处理(步骤S22)。
对于如上所述结构的成膜装置16,液滴供给喷头22一边沿扫描方向X扫描一边连续喷出墨水液滴,并通过沿传送方向Y移动(传送动作)反复进行这样的扫描,使得液态材料平面地弹落在对象物(母基板12)的表面给定区域上,使其成膜。
但是一般构成液滴供给喷头22的喷嘴列28的多个喷嘴27的喷出量,不一定都相同,特别是喷嘴列28的两端部的数个(例如每端10)喷嘴27的喷出量有特别多的趋势。使用喷出量比其他喷嘴27多的喷嘴27对喷出墨水形成的膜厚均匀性不好。因此,优选设定例如形成喷头列28的多个喷嘴27内位于喷嘴列28的两端部的数个,例如10左右的喷嘴,不喷出预定的墨水,只用剩下部分的喷嘴27。
还有,如果不是用液滴提供喷头22喷出的液滴的一滴成膜,而是用多滴液滴进行成膜时形成膜的厚度的不均匀性会降低。也即,在多个区域的每一个中进行成膜时,每滴的液滴量多少会有偏离,但是多滴液滴在一个区域成膜时,就会降低在各区域中形成膜的厚度不均匀。
液滴供给喷头22的结构并不限于上述结构,也可以使用各种其他结构。例如图18所示的液滴供给喷头22A那样,在基准方向S上配置2列喷嘴列28,28。这里的每一列喷嘴列28都和上述同样包含有多个喷嘴27。还有如图22所示的液滴供给喷头22B,由在基准方向S排列的3列喷头列28R、28G、28B构成。从这些液滴供给喷头22A、22B的各个喷头列28的喷嘴27中喷出的液滴材料可以相同,也可以相互不同。例如,图18所示的液滴供给喷头22A从2个喷头列28的每个列的喷嘴27中喷出同样的液态材料,图22所示的液滴供给喷头22B从各个喷头列28R、28G、28B的喷嘴27中喷出的液态材料相互不同,例如,用后面所述的滤光元件材料13R,13G,13B。
成膜方法和成膜装置的详细构成
下面,对于使用上述构造的成膜装置进行成膜的方法,详细说明本发明的成膜方法和成膜装置的特点。再有,下面的说明不直接对应上述成膜方法和成膜装置的具体结构,是对一般结构可能的表现的描述。因此,本实施方式的构成可以作为一般构成来理解。另外也可以理解它适用于上述图15到22所示的具体的成膜方法和成膜装置。
图1是说明本实施方式的成膜方法和成膜装置原理的说明图。首先配置基板等对象物1,再相对该对象物1的表面相向配置供给液滴4a的液滴供给装置2(和上述的液滴供给喷头22对应)。液滴供给装置2相对对象物1在扫描方向X可以相对扫描。在此,在图示例中,虽然是让对象物1在扫描方向X以扫描速度Vx移动,但是也可以相反而让液滴供给装置2移动,还可以让液滴供给装置2和对象物1双方都移动。图中设定了扫描方向X的正向是对象物1移动的正向,但也可以设定为液滴供给装置2相对移动的正向。无论如何设置都统一使用下面的各种参数(δx、δd)符号。
还有,液滴供给装置2用从驱动装置3输出的驱动信号3a来驱动。驱动装置3例如可以由适应输出驱动信号3a的驱动线路构成。驱动装置3的输出驱动信号3a是具有驱动周期Td(驱动频率Fd的倒数)的周期信号。但是,该驱动信号3a是用一个驱动周期Td的驱动波形使液滴供给装置2的喷嘴2a中喷出一滴液滴4a作为液态材料2b提供给对象物1的表面,连续喷出液滴4a时,要反复重复以驱动周期Td给定驱动波形,在某期间不需要喷出液滴4a时,在该期间相应的驱动信号3a的给定驱动周期Td内不出现驱动波形。也即,驱动装置3用对应驱动信号的一个一个驱动周期Td形成的驱动波形来控制是否驱动液滴供给装置2。
用上述驱动信号3a,液滴供给装置2可以在上述的每个驱动周期Td喷出液滴4a。因此,对象物1和液滴供给装置2以扫描速度Vx相对扫描时,对象物1的表面的液滴供给位置分辨率Rx是驱动周期Td和扫描速度Vx的乘积。也即,Rx=Td×Vx。该分辨率Rx是当液滴供给装置2沿扫描方向X连续喷出液滴4a时液滴供给位置的最小间隔。
图2是在对象物1的表面排列配置的平面周期结构1P和配合该平面周期结构1P被提供的液态材料4b的关系平面图。平面周期结构1P是用液滴供给装置2供给的液滴4a被弹落,由所配置的液态材料4b应该成膜形成的结构,例如在图2的例中形成在对象物1的表面上有分别纵横间隔地设置的区域P的周期结构。对于该结构,区域P如图所示,在纵方向的扫描方向X、横方向的传送方向Y上的任何一个方向都是等间隔排列的。这里,该平面周期1P的扫描方向X上的周期结构为Dx,传送方向Y上的结构周期为Dy。另外,在图示例中扫描方向X和传送方向Y虽然相互垂直,但是扫描方向X和传送方向Y并不一定要垂直,只要成相互交叉的方向就可以。还有,该平面周期1P的图案从和扫描方向X垂直的传送方向Y看过去不同的2个位置上的2个区域P的列Y1到Y5之间,在扫描方向X的周期性上不存在相位差。
构成上述平面周期结构1P时,向对象物1表面上假设的区域P分别喷出液滴4a,以向区域P内配置液态材料4b。这里本实施方式的分辨率Rx(=Td×Vx)的自然倍数设定为应该形成的平面周期结构1P在扫描方向X上的结构周期Dx,也即,Dx=n×Rx(n是自然数)。这样,如图1所示,液滴供给装置2相对对象物1沿扫描方向X一边扫描一边喷出液滴4a时,如图2所示,可以将区域P内的液态材料4b的配置设定到和沿扫描方向X上排列的多个区域P相互对应的位置。例如如图例所示,在某区域P的大致中心部配置了液态材料4b,就可以在其他区域P的也是大致中心部的位置配置液态材料4b。因此,可以降低沿扫描方向配置的多个区域之间的液态材料4b的配置的偏移,这样降低成膜的不均匀性。
如图虚线所示液滴供给装置2只有单个喷嘴2a时,例如如图2所示,液滴供给装置2一边沿扫描方向扫描区域P的列Y2一边喷出液滴4a配置液态材料4b后,再进行向传送方向Y将液滴供给装置2仅移送结构周期Dy的量的动作,然后继续在不同的区域P的列Y3上进行和上述同样的一边扫描一边喷出液滴4a配置液态材料4b。重复同样的动作,沿扫描方向X排列的列Y4、Y5依次配置液滴。这样形成了在纵轴有周期性的平面周期结构的1P。
但是液滴供给装置2不一定仅用单喷嘴2a构成,当然也可以有多个喷嘴2a。例如图中所示的液滴供给装置2’具有多个喷嘴2a沿排列方向2b排列。在这种情况时,如果喷嘴2a的排列周期与在和扫描方向交叉的方向所观察的平面周期结构1P的结构周期一致,就可以用多个喷嘴2a一次对多列Y1-Y5配置液态材料。图例所示的是液滴供给装置2’上的喷嘴2a的排列方向2b和垂直于扫描方向X的传送方向Y一致的状态下,从传送方向观察的平面周期结构1P的结构周期Dy和喷嘴2a的排列周期一致的例子。这时,从液滴供给装置2’喷出液滴2a不仅可以在扫描方向X上排列的区域P之间,也可以在传送方向Y上排列的区域P之间消除液态材料4b配置的偏移。再有,使用有多个喷嘴的液滴供给装置2’时,和上述液滴供给装置2同样,可以在沿传送方向Y进行传送动作之中实行多次扫描步骤。还有,各区域P内供给多滴液滴形成平面周期结构1P时,可以在将具有多个喷嘴的液滴供给装置2’沿传送方向仅传送比喷嘴数少的列(例如1列)的动作之间,依次反复进行扫描步骤。由此可以降低在多个喷嘴之间因为液态材料的喷出量的离散引起的成膜不均匀。
图3是适用和上述液滴供给装置不同的液滴供给装置2”时,液滴供给装置2”和在对象物1上应该形成的平面周期结构1P的关系图。这里液滴供给装置2”上沿排列方向2b排列了多个喷嘴2a。这些喷嘴2a的间隔为Np。设平面周期结构1P在扫描方向X上的结构周期为Dx,传送方向Y的结构周期为Dy。本例中在与扫描方向X垂直的传送方向Y上的结构周期Dy和液滴供给装置2”的喷嘴2a的间隔之间不同。这样,液滴供给装置2”的喷嘴2a的排列方向2b相对传送方向Y倾斜了倾斜角θ,从传送方向Y看喷嘴2a的间隔(Np·Cosθ)和结构周期Dy一致。
在上述姿势下一边让液滴供给装置2”沿扫描方向X扫描一边喷出液滴时,液滴的供给位置在传送方向Y上和平面周期结构1P的周期性一致。但是喷嘴2a的排列方向2b相对于传送方向Y倾斜,使得相邻的喷嘴2a之间在扫描方向X上的位置偏移δx:
δx=Np·sinθ=Dy·tanθ该位置偏移量δx和为了使得液滴供给装置2”的喷嘴间距在传送方向Y上与结构周期Dy一致而被设定的上述倾斜角度θ有关,一般不限制和上述分辨率Rx(参照图1)的自然数的倍数一致。因此,在液滴供给装置2”的多个喷嘴2a同时喷出液滴的结构中(例如共同的驱动信号使全部喷嘴动作的结构),如果使得在如图所示的扫描方向X上排列的区域P的列Y3上液态材料4b配置到中心部位地喷出液滴,那么对于该列Y3以外的列Y1,Y2,Y4,Y5如图的虚线所示,液态材料都被配置在偏离区域P的中心部的位置。再具体来说,例如对于和列Y3相邻的Y2和Y4,液滴的位置从区域P的中心部向扫描方向X偏离δx,而对于和这些列相反侧的列Y1,Y5,液滴的位置从区域P的中心部向扫描方向X偏离了2δx。也即,在喷嘴2a是等间隔地排列时,各个喷嘴间的扫描方向X的位置偏离量是iδx(i是自然数)。如图所示的例,在符号为2a(4)’的位置上如果有喷嘴,不会有问题,实际上喷嘴2a(4)对于2a(3)在扫描方向X偏离δx。因此,喷嘴2a(3)和2a(4)同时喷出液滴时,液滴的提供位置也向扫描方向X偏离δx。
实际上,由图1所示的驱动装置3在和列Y3对应的喷嘴2a(3)中进行液滴供给的驱动周期、和在与其它列对应的喷嘴2a中进行液滴供给的驱动周期,因这些位置偏离量δx、2δx的不同而不同,可以使得液态材料在扫描方向X的位置偏离量要小于δx。由于上述δx不限于分辨率Rx的自然数的倍数,不能完全消除在传送方向Y排列的区域P之间的液体材料4b在扫描方向X的排列位置的偏离。在这种情况下,在传送方向Y上会发生周期性的液态材料的偏离,在传送方向Y发生纹状成膜不均匀(彩色滤光片或者发光体的情况下有颜色和亮度不均匀)。
为了补偿上述位置偏离量δx,2δx,考虑喷嘴2a的位置在扫描方向X上偏移。例如如图4所示,如果考察与列Y1对应的喷嘴2a(1)、与列Y2对应的喷嘴2a(2)和与列Y3对应的喷嘴2a(3),喷嘴2a(1)和喷嘴2a(2)之间在扫描方向X偏离δx,喷嘴2a(1)和喷嘴2a(3)之间在扫描方向X偏离2δx。这样,以和上述位置偏离相当的量向扫描方向X相反的方向修正喷嘴2a(2)和喷嘴2a(3)的位置,就可以消除因为喷嘴位置的偏离引起的供给位置的偏离。
但是上述液滴供给装置2的喷嘴位置的修正量是倾斜角度θ对应的距离δx=Np·sinθ,在设置多个喷嘴时,相互间隔位置上的喷嘴的修正量变得非常大,构成无障碍接受这样大的修正量的上述材料室一般比较困难。为了降低修正量,喷嘴2a的位置修正量不是上述的δx,而是该δx用分辨率Rx除后得出的自然数的商m的剩余,或者用分辨率Rx减去左边的剩余的值(以下称剩余值。)Sx=δx-m·Rx(m是自然数),或者2δx-m·Rx。这时,自然数m是使得(m-1)·Rx<δx<m·Rx,或者m·Rx<δx<(m+1)·Rx(或者(m-1)·Rx<2δx<m·Rx,或者m·Rx<2δx<(m+1)·Rx)成立的自然数。这样喷嘴2a的位置修正量可以大幅度降低。
在上述结构中,需要相互独立地控制液滴供给装置2”的多个喷嘴2a。例如如图5所示,考虑将液滴供给装置2”设置为分别对应各个喷嘴2a的独立的多个液滴供给结构2A。独立的液滴供给结构2A从驱动装置3分别接受驱动信号3a,用相互独立的驱动波形使得液滴喷出。多个液滴供给结构2A对应的多个驱动信号3a虽然是以同步的公共驱动周期发出的驱动波形,但是驱动波形可以因每个驱动信号3a不同而不同。因此每个喷嘴2a的可以独立地选择在哪个驱动周期喷出液滴,在哪个驱动周期不喷出液滴。
作为修正喷嘴2a位置的状态,如图6(a)所示,对于液滴供给装置2P的喷嘴2a(0)两侧的喷嘴2a(+1)和2a(-1),考虑相对原来的喷嘴位置,修正在和喷嘴的排列方向2b垂直的方向上的位置偏离,最后形成上述最合适的位置。另外,图6(b)所示的液滴供给装置2Q,先相对原来的喷嘴位置求出对于预计的平面周期图案1P的倾斜角θ,然后修正喷嘴位置使得排列方向2b与其的交叉角在倾斜角θ的方向上。
还可以代替上述修正喷嘴2a位置,对于如图4所示的喷嘴2a(1)的液滴供给时间,将喷嘴2a(2)或者喷嘴2a(3)的液滴供给时间推迟δt=δx/Vx、2δt=2δx/Vx。这时各个喷嘴的液滴喷出控制需要相互独立。这时的液滴供给装置2”的构成采用如图5所示的结构。这里,用上述余数值Sx,喷嘴2a之间的供给时间差不是上述的δt,2δx,也可以是δts=Sx/Vx=(δx-m·Rx)/Vx(或者=(2δt-m·Rx)/Vx))。自然数m是使得(m-1)·Rx<δx<m·Rx,m·Rx<δx<(m+1)·Rx(或者(m-1)·Rx<2δx<m·Rx,或者m·Rx<δx<(m+1)·Rx)成立的自然数。这样多个喷嘴之间的液滴供给时刻的时间差可以降低。
图8是表示和上述描绘演算部690不同构成的框图。作为实现该描绘演算部690的功能,具有控制液滴喷出控制整体的液滴供给控制装置691、产生由液滴供给控制装置691控制并有给定驱动频率Fd(驱动周期Td)的驱动信号的驱动信号产生装置692、为了设定驱动信号产生装置692的驱动频率Fd或者驱动周期Td的驱动频率设定装置693、为了选择从驱动信号产生装置输出的驱动信号的驱动波形的驱动波形选择装置694。根据驱动波形选择装置694输出如图9(a)所示的驱动信号3a。
上述驱动频率设定装置693可以设定驱动信号产生装置692的驱动频率Fd(或者驱动周期Td)。这样,根据设定该驱动频率Fd,可以调整分辨率Rx=Td×Vx为合适的值。因此,即使不改变扫描速度Vx也能改变和调整分辨率Rx,这样就可以不牺牲制造效率也可以使得像上述那样在扫描方向X上的液滴的供给位置均一,提高成膜的质量。
还有,上述液滴供给控制装置691控制位置控制装置696,该位置控制装置696控制驱动液滴供给装置2(相当上述液滴供给喷头22)或者对象物1动作的驱动机构5(相当上述喷头位置控制装置17、基板位置控制装置18、扫描驱动装置19、传送驱动装置21、喷头驱动线路72。)。
在本实施方式中,为了给如图5所示的每个喷嘴分别提供不同的驱动信号3a,设置了驱动信号调整装置695。驱动信号调整装置695将从驱动波形选择装置694输出的驱动波形(图9(a)形成具有多个喷嘴的每个分别需要的驱动周期的驱动波形的单独驱动信号。这些单独的驱动信号,例如如图9(b)所示,可以调整每个喷嘴在哪个驱动周期Td形成驱动波形,那个驱动周期Td不形成驱动波形。又,仅需要单一驱动信号时,上述驱动信号调整装置695可以不要。
作为上述驱动信号,可以如图9(c)或者(d)所示,,相对作为基准的喷嘴对应的驱动信号(a)或者(b),设定相位差仅为上述供给时刻的时间差δts。这样,该时间差δts对应的喷嘴间的液滴供给时刻可以错开,由给分别设置了多个喷嘴2a的液滴供给结构2A加上在驱动周期上有上述时间差的多个驱动信号,可以根据上述原理控制在传送方向Y上区域P之间的液滴供给位置的偏移。
实施例
下面,用具体的实施例来说明上述的说明。图7表示称为δ排列配置的平面周期图案(彩色图案)1P’。该平面周期图案1P’的具体例可以举后面所述的彩色滤光片的彩色滤光元件的排列配置图案或者EL装置等发光区域的排列配置图案。多种类的色素R,G,B的任一个在该平面周期图案1P’内排列配置的多个区域P内形成。这里,平面周期图案1P’在扫描方向X上的结构周期有用全部色素R,G,B的区域P看作同一结构单位时的结构小周期dx和用色素R,G,B分别看作结构单位的结构大周期为Dx。同样,平面周期图案1P’在传送方向Y上的结构周期有用全部色素R,G,B的区域P看作同一结构单位小周期dy和色素R,G,B分别的区域P看作结构周期的大周期Dy。
本实施方式对于上述δ排列配置的平面周期图案1P’的每个色素R,G,B分别用对应的液滴供给装置2R,2G,2B。这里,注意色素R,G,B的任何一个(例如R),可以将平面周期图案1P’看作仅以周期Dx,Dy构成的一种色素(例如R)的区域P排列而成的平面周期结构,因此可以实施上述同样的成膜方法。
又,δ排列配置的平面周期图案1P’在扫描方向X排列的区域P的列Y1-Y6的相互位置关系和图1到3表示的平面周期结构不同。也即,该平面周期图案1P’在和扫描方向X垂直的方向上,也即在传送方向Y上有2个不同的位置。例如相邻的Y1和Y2之间在扫描方向X上的周期性是半周期,也即存在结构周期Dx的一半(π(rad)(180度))的相位差。即使是仅注意色素R的区域P也是同样。因此,作为列间的液滴供给位置关系,要对应如图1到3所示的全部列Y1到Y5在扫描方向X上的周期是同相位,就或者是将喷嘴位置在扫描方向X移动半周期,或者是将液滴喷出的驱动周期改变相当于结构周期Dx的相位差(半周期)的量,或者是将液滴供给时刻改变上述相位差的量,才可以和上述说明同样成膜。
也即,说明上述平面周期结构1P时,相邻的列间在扫描方向X的周期性上不存在相位差,只要考虑喷嘴位置偏移δx就可以。但是在该平面周期图案1P’中,相邻的列间在扫描方向X的周期性上上存在相位差δd(=0.5Dx),因此求出上述喷嘴位置偏移δx和该相位差δd(=δd-δx)的差δp。再使得该差δp是0,或者是分辨率Rx的自然数倍数,就可以和上面同样,由修正喷嘴位置,或者由错开喷嘴间的液滴供给时刻,来消除列之间的液滴供给位置的变化。
对于如图7所示的平面周期图案1P’,用上述成膜装置16进行了实际成膜。可以对于色素R,G,B可以分别使用上述成膜方法。但是也可以仅对于上述色素的任何一个或者2个使用上述成膜方法。将上述成膜方法仅用于色素中任何一个时,最好仅对色素B(蓝)用上述成膜方法。因为色素B(蓝)和其他色素R(红),G(绿)相比,成膜不均匀引起的色不均匀或者亮度不均匀最显著。
这里,设定上述δ排列配置的平面周期图案1P’在扫描方向X的结构小周期dx为114μm,传送方向Y的结构小周期dy为116μm,相邻区域P之间在扫描方向X上的间隙为16μm,在传送方向Y上的间隙为27μm。喷嘴列的喷嘴数为180,喷嘴间距为141.11μm,倾斜角度θ为34.7度,在各区域P内,如图10所示,一次扫描注入4点液滴,4次扫描注入共注入16点液滴。一般一次扫描注入液滴数如果为j、扫描次数(列数)如果为k,可以共计注入L=j×k滴液。
在液滴中包含的液状材料量是8到10(ng),扫描速度Vx为80(mm/秒)。本实施方式的液滴供给装置2的驱动频率Fd为13.3(kHz)(也即,驱动周期Td为75.188(μm),这样分辨率Rx为6(μm)。这时扫描方向X上的结构周期Dx为342(μm),用分辨率6(μm)除得到的商为自然数57,无余数。在这样条件下实施成膜。
又设分辨率Rx为4(μm),其他条件和上面相同,同样用扫描方向X上的结构周期Dx除以分辨率Rx,商不为自然数,有余数。在这种条件下的成膜方法作为比较例1。
再分辨率Rx为8(μm),其他条件和上面相同,同样用扫描方向X的结构周期Dx除以分辨率Rx,商不为自然数,有余数。在这种条件下的成膜方法作为比较例2。
上述实施例、比较例1和2都是用对在传送方向Y上排列的区域间的液滴供给位置的偏离不补偿的方法进行。
图11是上述比较例2和实施例在色素B(蓝)区域P实施成膜方法时测出的该色素B的区域P(B)内部的亮度分布结果。图11(a)表示在区域P(B)内部设定的间隔大概是20μm的14个测定点。图11(b)表示在上述测定点的比较例2的区域P(B)的亮度Y的分布,图11(c)表示在上述测定点的实施例的区域P(B)的亮度Y的分布。这里1到5号分别表示在扫描方向上的5个测定位置,相对这5个测定位置1到5,分别有左(L)、中心(C)和右(R)的3个或者2个测定点。
上述图表明,实施例在区域P的各个测定点的亮度Y的不均匀性比比较例2小很多。因此实施例比比较例2更能得到均匀又平坦的成膜状态。
图12表示上述比较例1的液滴供给位置的偏离量的计算结果。图13表示了上述实施例的液滴供给位置的偏离量的计算结果。图14表示了上述比较例2的液滴供给位置的偏离量的计算结果。这些数据表示在第一次扫描时,向图10所示4滴液滴的供给位置①~④中的扫描方向X侧的供给位置④所喷出的液滴的扫描方向X的位置。各图中的(A)表示上述位置偏离量的平面图,图上所示的上下方向为上述扫描方向X,左右方向为传送方向Y,位置偏离量大的地方(10-20μm)是黑色,位置偏离小的地方(不到10μm)是用白色表示。各图的(B)是对于在扫描方向上排列的区域P的上述位置变化图案的曲线,各图的(C)是对于在传送方向上排列的区域P的上述位置变化图案的曲线。
从这些图可见,任何一种成膜方法都没有补偿在传送方向Y的液滴位置偏离,因此任何一种成膜方法在传送方向Y都发生周期性成膜不均匀,但是实施例在扫描方向上的液滴供给位置没有发生偏移。还有,比较例1在扫描方向上的液滴供给位置有变化幅度小的周期性变化。比较例2在扫描方向上的液滴供给位置有变化幅度为14μm的大的变化。因此,实施例在扫描方向上基本不发生成膜不均匀,而比较例1和2在扫描方向上发生大的成膜不均匀。
用本实施方式的成膜方法和成膜装置形成的平面周期结构(平面周期图案)1P、1P’,至少在给定方向(扫描方向X)上各区域P之间的成膜状态(厚度分布和浓度)变得均匀,像原来那样的周期性成膜状态的改变消失了。即使在数μm到数十μm程度的微小区域内排列的平面周期结构,放大观察也可以容易地确认成膜状态达到了高质量。
彩色滤光片以及制造方法
下面,说明本发明的彩色滤光片基板的制造方法的实施方式。本实施方式用上述成膜装置16制造彩色滤光片基板作为例子进行说明,但是本发明的彩色滤光片基板的制造方法不限定制造用的装置结构。图27表示了彩色滤光片基板2的制造工艺的工艺截面图(a)~(d)。这些彩色滤光片基板在基板12上形成彩色滤光片。基板12优选和图29(a)所示母基板301同样是可以容有多个彩色滤光片1纵横排列的大面积母基板。
本实施方式的彩色滤光片基板10如图27(d)所示,在用玻璃或者塑料等形成的例如方形基板(基材)12的表面上点状(点矩阵)地排列了多个彩色滤光元件9。在彩色滤光片基板10的上述彩色滤光元件9上覆盖了保护膜11。
在彩色滤光片基板10的基板12表面上用没有透光性的树脂材料形成的格子状图案的隔壁6,该隔壁6隔出例如方形的区域7,在该区域7内用色材填埋形成彩色滤光元件9。这些彩色滤光元件9分别由R(红)、G(绿)、B(蓝)中的任何一色的色材形成,各色的彩色滤光元件9R、9G、9B以规定的排列配置排在一起。该排列配置例如是如图7所示的δ排列配置(每段排列的彩色滤光元件不同,任意相邻的3个彩色滤光元件都是R,G,B排列),还可以是如图37(a)所示的条状排列配置(排列配置的纵向排列的彩色滤光元件全部是同色的),或者是图37(c)所示的马赛克排列配置(纵横的直线排列的任意3个彩色滤光元件都是R,G,B排列)等。又,本发明的“隔壁”作为也包含“贮格围堰”的意思的术语使用,并不限于垂直基板的侧面,也包括具有某种程度的倾斜角的侧面,指从基板方向上的凸出部分。
彩色滤光片基板10上的1个彩色滤光元件9的大小例如为30μm×100μm。相邻的彩色滤光元件9的间隔也即元件之间的间隔是例如75μm。
将本实施方式的彩色滤光基板10表示的彩色(表示全彩色)作为光学元件使用时,R,G,B3个彩色滤光元件9作为1个单位构成象素,在1个象素中R,G,B的任何一个或者它们的组合使得光选择性通过,这样来表示彩色。没有透光性的树脂材料形成的隔壁6作为黑屏蔽。
在上述大面积的母基板上形成多个上述彩色滤光片时,切断该母基板使得上述彩色滤光片相互分离,形成一个个的彩色滤光基板10。具体来说,首先,在母基板内设定的多个彩色滤光片形成区域(单位区域)的各个表面上分别形成彩色滤光片的1个图案。这些彩色滤光片形成区域的周围形成折断沟,沿这些沟施加应力等使得母基板折断,形成一个个彩色滤光基板10。
下面具体说明上述彩色滤光基板10的制造方法。如图27(a)所示,首先,在基板12的表面用没有透光性的树脂材料形成在箭头B方向上呈格子状图案的隔壁6。格子状图案的格子内部分是彩色滤光元件9形成区域7,也即,是彩色滤光元件形成的区域。用隔壁6区分的一个个区域7在箭头方向B上的平面尺寸是30μm×100μm。
隔壁6阻止供给区域7的液态材料的彩色滤光元件材料13的流动、并有在区域7之间作为遮光的黑屏蔽的功能。隔壁6用任何形成图案的装置,例如用光刻法形成,必要时可以用加热器加热烧成。
形成隔壁6以后,如图27(b)所示,由彩色滤光元件材料13的液滴8向各区域7供给使得各区域7内填充了彩色滤光元件材料13,具体例如用从上述成膜装置16的液滴供给喷头22喷出彩色滤光元件材料13的液滴8弹落在区域7内实现。在图27(b)中的符号13R表示有R颜色(红色)的彩色滤光元件材料,符号13G表示有G颜色(绿色)的彩色滤光元件材料,符号13B表示有B颜色(蓝色)的彩色滤光元件材料。
各个区域7内填充了给定量的彩色滤光元件材料13后,再用加热器例如加热到70℃左右,彩色滤光元件材料13的溶剂被蒸发。因为蒸发,图27(c)所示的彩色滤光元件材料13的体积减少,并变得平坦。体积显著减少时,反复进行彩色滤光元件材料13的液滴8的供给和加热液滴8,直到作为彩色滤光片得到足够厚的膜为止。以上处理使得最后仅留下彩色滤光元件材料13的固体成分,并成膜,这样所希望的各色的彩色滤光元件9就完全形成膜了。
在上述那样形成彩色滤光元件9后,为了使各个彩色滤光元件9完全干燥,在给定温度进行规定时间的热处理。然后,用例如旋转镀层、棍涂涂敷,浸责法或者是喷墨法等适当的方法形成保护膜11。该保护膜11是为了保护彩色滤光元件9和使得彩色滤光基板10的表面平整而形成的。在本实施方式中,隔壁6的树脂是非透光性的,作为遮光功能使用(黑底),但是也可以用透光性的树脂代替构成隔壁6,在该树脂的下面用比该树脂宽一圈的Cr等金属形成一层的遮光层就可以。
本发明将如图27(b)所示的彩色滤光元件材料13作为墨水,根据上述成膜装置16将该墨水液滴8弹落在各区域7内,形成彩色滤光元件3。这里,为了形成3色的彩色滤光元件9(9R,9G,9B),相对基板12(母基板)向同一扫描方向X一边扫描液滴供给喷头22一边喷出3种彩色滤光元件材料13R,13G,13B。扫描步骤和向传送方向Y传到动作依次重复进行的方法,在上述成膜装置16的说明中已经说明,使用时液滴供给位置的控制方法也在上述成膜方法的说明中进行了说明。
具有彩色滤光片的显示装置(电光学装置)以及制造方法
图23表示了作为和本发明有关的显示装置(电光学装置)制造方法的例子的液晶装置制造方法的实施方式。图24表示了作为本制造方法制造的显示装置(电光学装置)的例子的液晶装置101的实施方式。图25表示了沿图24的IX-IX线的液晶装置101的截面结构图。首先参照图24和图25说明该液晶装置101的结构。该液晶装置101是用单纯排列配置方式进行全彩色表示的半透过反射型液晶装置。
如图24所示,液晶装置101装有在液晶平面102上用半导体集成电路构成的液晶驱动用IC103a和液晶驱动用IC103b,作为配线连接的FPC(可挠性印刷线路)104和液晶平面102连接。液晶装置101在液晶平面102的内面设有作为逆光的照明装置106。
液晶平面102是用密封材料108将第1基板107a和第2基板107b粘贴形成。密封材料108用丝网印刷等技术将环氧系树脂环状地(圆周状)贴附在第1基板107a或第2基板107b内侧而形成。密封材料108内部如图25所示包含用导电性材料构成的、分散状态的球状或者园筒状的导通材料109。
如图25所示,第1基板107a具有透明玻璃或者透明塑料等构成的板状基材111a。这些基材111a的内表面侧(图25的上侧的表面)上有反射膜。在它上面有绝缘膜113,在绝缘膜113上形成在箭头D方向上观察为条状的第1电极114a(参照图24)。再在第1电极114a上形成定向膜116a。在基材111a的外侧的表面(如图25的下侧的表面)贴有偏光板117a。
在图24为了容易判断第1电极114a的排列,将它们的间隔画得比实际要大。因此实际在基材111a上形成的第1电极114a的根数比图上画出的第1电极114a的根数要多。
如图25所示,第2基板107b具有透明玻璃或者透明塑料等构成的板状基材111b。在这些基材111b的内侧的表面(如图25的下侧的表面)上形成彩色滤光片118,在彩色滤光片118上沿和上述第1电极114a垂直的方向上形成在箭头D方向上观察是条状的第2电极114b。再在第2电极114b上形成定向膜116b。在基材111b的外侧的表面(如图25的上侧的表面)贴有偏光板117b。
在图24为了容易判断第2电极114b的排列,和第1电极同样,将它们的间隔画得比实际要大。因此实际在基材111b上形成的第2电极114b的根数比图上画出的第2电极114b的根数要多。
如图25所示,在用第1基板107a、第2基板107b和密封材料108围住的液晶密封区域的基板间隙,也即单元间隙内部密封了液晶,例如密封了STN(超扭曲向列)液晶。第1基板107a或者第2基板107b内侧的表面上分散有很多微小的球形隔板119,这些隔片119在单元间隙内维持单元间隙的均匀。
第1电极114a和第2电极114b设计成向相互垂直地方向延伸。在平面交叉部分在图25的箭头D方向上是点阵状排列配置。因此,该点阵状的各交叉点构成一个显示点。彩色滤光片118的R(红)、G(绿)、B(蓝)的各色元素(彩色滤光元件)在箭头D方向上以给定图案排列构成,例如以条状排列、δ排列、马赛克排列配置等图案。上述一个显示点分别和R、G、B中一个对应。这样用R、G、B3色的显示点构成一个像素(图象单元)。
通过选择性点亮排列配置成矩阵的显示点,就可以在液晶平面102的第2基板107b的外侧上显示文字、数字等图象。这样显示图象的区域是有效显示区域。该有效显示区域在图24和图25用符号V表示。
如图25所示,反射膜112是用APC合金、铝等反射性材料构成。在该反射膜112内和第1电极114a和第2电极114b交点的各个显示点对应的位置上形成了开口121。开口121在图25的箭头方向D上排列成和显示点同样的排列配置。
第1电极114a和第2电极114b,例如用透明导电材料ITO(铟锡氧化物)形成。定向膜116a、116b用聚亚胺系树脂做成均匀厚度的膜状而形成。根据对这些定向膜116a、116b进行摩擦处理决定在第1基板107a和第2基板107b表面上的液晶分子的初始定向。
如图24所示,第1基板107a比第2基板107b的面积大,这些基板用密封材料108粘贴合上时,第1基板107a有从第2基板107b外侧突出的基板突出部107c。在基板突出部107c内以给定图案形成各种布线,如从第1电极114a伸出的引出布线114c、通过在密封材料108内部的导通材料109(参照25图)并和第2基板107b上的第2电极114b导通的引出布线114d、液晶驱动用IC103a的输入用焊盘,也即连接输入端子的金属配线114e以及连接液晶驱动用IC103b的输入用焊盘的金属配线114f等。
从第1电极114a伸出的引出布线114c和从第2电极114b导通的引出布线114d都是用和它们的电极同样的材料ITO形成。液晶驱动用IC103a、103b的输入侧的金属配线114e,114f是用电阻低的金属材料,例如APC合金形成。APC合金是主要含有Ag,再添加Pd和Cu构成的合金,例如由Ag:98wt%、Pd:1wt%、Cu:1wt%构成的合金。
液晶驱动用IC103a,103b通过用ACF(各向异性导电膜)122连接到基板突出部107c的表面上而被安装。也即,在本实施方式中,半导体集成电路是直接被安装到基板上的结构,也即形成所谓COG方式的液晶显示板。对于这种COG方式的安装结构,是在ACF122内部具有的导电粒子将液晶驱动用IC103a、103b的输入侧焊盘和金属配线114e、114f等电连接,而将液晶驱动用IC103a、103b的输出侧焊盘和引出布线114c、114d等电连接。
在图24中,FPC104具有用可挠性树脂胶片123和集成电路部件124构成的回路126、金属配线端子127。回路126是在树脂胶片123的表面上用焊接以及其他导电连接方法直接形成。金属配线端子127用APC合金、Cr、Cu等其他导电材料构成。FPC104中形成了金属配线端子127的部分采用ACF122与第1基板107a中形成了金属配线114e、114f的部分连接。这样,由在ACF122内部包含的导电粒子将基板侧的金属配线114e、114f和FPC侧的金属配线端子127导通。
FPC104的另一侧的端部上形成了连接外部的端子131,该外部连接端子131连接到图中没有表示的外部线路上。根据从该外部线路传送过来的信号驱动液晶驱动用IC103a、103b,在第1电极114a和第2电极114b的一边提供扫描信号,另一边提供数据信号。这样,在有效显示区域V内排列的显示点分别进行电压控制,结果可以分别控制液晶L的定向。
图24表示的照明装置106如图25所示,具有用丙烯基树脂等构成的导光体132、设置在该导光体132的光射出面132b上的扩散片133、在该导光体132的光射出面132b另一侧设置的反射片134和作为发光源的LED(发光二级管)136。
LED136被LED基板137支持,该LED基板137安装在例如和导光体132一体形成的支持部(图中未画出)上。LED基板137被安装在支持部给定的位置上,使得LED136位于和在导光基板132侧边端面上的取光面132a对向的位置上。这里,符号138表示为了缓冲加在液晶平面102上的冲击的缓冲部件。
LED136发光时,该光被取光面132a取入到导光体132内,一边在反射片134和导光体132的壁面反射,一边传播,并从光射出面132b通过扩散片133向外面射出平面光。
以上说明的液晶装置101在太阳光和室内光这些外部光十分明亮时,如图25所示,从第2基板107b侧将外部光取进液晶平面102内部,该光通过液晶L后由反射膜112反射再提供给液晶L。液晶L由夹持液晶的电极114a,114b控制R,G,B每个显示点的定向。因此,提供给液晶L的光按每个显示点调制,该调制使得偏光板117b通过光或者不通过光,以此在液晶平面102的外部显示文字、数字等图象,进行反射型显示。
在外部光的光亮度不充分时,LED136发光,从导光体132的光射出面132b射出平面光,该光通过在反射膜112上形成的开口121提供给液晶L。这时和反射型的显示同样,提供的光用被定向控制后的液晶L按每个显示点调制。这样在外部显示图象,进行透过型显示。
上述构成的液晶装置101例如用图23所示的制造方法制造。在该制造方法中,工艺P1~P6的一系列工艺用于形成第1基板107a,工艺P11~工艺P14的一系列工艺用于形成第2基板107b。第1基板形成工艺和第2基板形成工艺一般分别独立进行。
首先,在第1基板形成工艺中,在透光性玻璃或者透光性塑料等构成的大面积母原基板表面上,用光刻法等形成液晶平面102的多个反射膜112。再在该膜上面用众所周知的成膜法形成绝缘膜113(工艺P1)。然后,用光刻法等形成第1电极114a、引出布线114c、114d和金属布线114e、114f(工艺P2)。
然后在第1电极114a上用涂敷、印刷等形成定向膜116a(工艺P3)、再对于该定向膜116a进行向列处理,以决定液晶初始定向(工艺P4)。接着利用丝网等印刷技术形成环状的密封材108(工艺P5),再在上面分散球状的隔粒子119(工艺P6)。用以上工艺,就形成了在液晶平面102的第1基板107a上有很多个平面图案的大面积母第1基板。
和第1基板形成工艺分开地实施第2基板形成工艺(图23的工艺P11~工艺P14)。首先预备用透光性玻璃或者透光性塑料等构成的大面积母原基材,在该表面形成很多个液晶平面102的彩色滤光片118(工艺P11)。该彩色滤光片118的形成工艺用图27所示的制造方法进行,在该制造方法中R,G,B各色彩色滤光元件的形成用图15所示的成膜装置16实现。这些彩色滤光片的制造方法和液滴供给喷头22的控制方法和以前已经说明的内容相同,在此省去说明。
如图27(d)所示,母基板12,也即在母原料基材上形成彩色滤光片1,也即彩色滤光片118后,再用光刻法等形成第2电极114b(工艺P12)。然后用涂敷、印刷等形成定向膜116b(工艺P13)。再对于该定向膜116b进行向列处理,以决定液晶初始定向(工艺P14)。用以上工艺,就形成了在液晶平面102的第2基板107b上有很多个平面图案的大面积母第2基板。
这样形成大面积母第1基板和母第2基板后,这2块母基板将密封材料108夹在中间进行定位,也即对合位置,并相互粘贴在一块(工艺P21)。这样,形成了包含有很多各液晶平面的平面部分但是没有封入液晶状态的空平面结构体。
然后,在已经形成的空的平面结构体给定位置形成剪断沟,也即形成剪断用沟槽,再以该沟槽为基准对板结构体加应力或者热,或者光照射等方法使得基板破断分开(工艺P22)。这时,各液晶平面部分的密封材108上的液晶注入开口110(参照图24)就成为暴露在外部的状态,形成短栅状空的平面结构。
通过暴露的液晶注入开口110将液晶L注入各个液晶平面部分的内部,再用树脂等将各液晶注入开口110密封(工艺P23)。一般液晶注入处理时是将液晶平面部分内部减压,利用内外压差使得液晶注入。例如液晶保存在储存容器中,保存液晶的储存容器和短栅状的空板放入容器等内,当该容器等处于真空状态后将在容器中的短栅状空板浸入液晶中。然后将容器对大气压开放,因为空板的内部是真空状态,由于大气压加压液晶通过液晶注入开口导入板内部。因为液晶注入后的液晶平面结构体周围都有液晶,所以液晶注入后的短栅板在工艺P24进行清洗处理。
在完成注入液晶和清洗后,再在给定位置形成剪断沟。然后以该沟槽为基准断开短栅状平面。这样就将很多液晶平面102一块块切出来(工艺P25)。对于这样制造出来的一块块液晶平面102如图24所示,装上液晶驱动用IC103a、103b、装上作为背光的照明装置106,再连接FPC104,就完成了作为目标的液晶装置101(工艺P26)。
以上说明的液晶装置以及它的制造方法,特别是对于制造彩色滤光片阶段,可以用上述成膜方法的任何一个来实现。因此可以解除在彩色滤光元件材料沿液滴扫描方向排列的多个区域之间的液滴供给位置的偏移,还可以由附加的结构降低沿传送方向排列的多个区域之间液滴供给位置的偏移。因为和上述同样可以降低在扫描方向引起的纹状色不均匀,所以也提高了液晶装置显示质量。
本实施方式将在扫描方向X上的液滴供给位置的分辨率Rx的自然数倍数设为结构周期Dx,不会有扫描速度Vx随意降低或者驱动频率Fd随意升高,因此降低成膜不均,制造效率降低的担心也减少了。
在上述实施方式中,说明了具有作为显示装置的液晶平面的液晶装置,但是除液晶装置外,也可以适用具有同上所述的彩色滤光片(基板)的显示装置的其他电光学装置,例如EL器件、在等离子体显示板内设置的彩色滤光片。例如在EL器件时,由平面地重合具有和有EL发光功能的多个显示点相对应的彩色滤光元件的彩色滤光片可以得到和上述实施方式同样的效果。
采用EL元素的显示装置(电光学装置)以及制造方法
图26表示和有关本发明的显示装置(电光学装置)以及制造方法的一例,EL装置(EL装置用基板)以及它的制造方法的实施方式。图28表示该制造方法的主要工艺以及最后得到的EL装置的主要截面结构。如图28(d)所示,EL装置201在透明基板204上形成象素电极202,各象素电极202之间形成了在箭头方向观察是格子状的贮格围堰205。在这些格子状的凹部中形成了空穴注入层220,按照在箭头G方向观察为例如条状排列配置的给定排列配置等那样,在各个格子状的凹部中形成R色发光层203R、G色发光层203G以及B色发光层203B。再在这些发光层上面形成对置电极213。
上述象素电极202用TFD(薄膜二极管)元件等2端子型有源元件驱动时,上述对置电极213在箭头G方向上形成条状。另外,象素电极202用TFT(薄膜三极管)元件等3端子型有源元件驱动时,上述对置电极213由单纯的面电极构成。
各个象素电极202和各对置电极213夹住的区域表示一个点,R,G,B3色的表示点构成一个单元象素。用控制流过各表示点的电流,在多个表示点中选择性使希望的点发光,光沿箭头H方向射出,就可以显示希望的全彩色图象。
上述EL装置201,可以用例如如图26所示的制造方法制造。如在工艺P51和图28(a)所示,在透明基板204的表面上形成TFD或者TFT这样的有源元件,再形成象素电极202。形成的方法例如可以用光刻法、真空蒸镀法、溅射法、引导溶胶法等。象素电极202材料可以用ITO,氧化锡、氧化铟和氧化锌等复合氧化物等。
工艺P52如图28(a)所示,隔壁,也即贮格围堰205可以用众所周知的形成图案法,例如用光刻法形成,该贮格围堰205将透明象素电极202埋在中间,这样可以提高对比度、防止发光材料的混色、象素和象素之间的光泄漏等。贮格围堰205的材料没有特定的限制,只要在EL发光材料的溶剂中有耐久性就可以。优选用碳氟化合物气体等离子处理能形成四氯乙烯化的材料。例如丙烯基树脂、环氧树脂、感光性聚亚胺等有机材料。
开始涂敷作为功能性液态材料的空穴注入层用的液态材料前,在透明基板204上要进行氧气和碳氟化合物气体等离子体的连续等离子处理(工艺P53)。这样使得聚亚胺表面有疏水性、ITO表面有亲水性,可以为了形成微小的图案而控制液滴在基板侧的湿润性。
作为等离子体发生装置,可以用在真空中发生等离子体的装置,也可以用在大气中发生等离子体的装置。
然后如工艺P54和图28(a)所示,从如图15所示的成膜装置16的液滴供给喷头22中喷出空穴注入层用的液态材料,在各象素电极202上进行图案涂敷。具体控制液滴供给喷头22的方法可以用上述方法中的任何一种。在涂敷后,在真空中(1tor)和室温下用20分钟除去溶剂(工艺P55)。再在大气中在20℃(热板上)进行10分钟热处理,以形成和发光层用液态材料不相溶的空穴注入层220(工艺P56)。在上述条件下得到的膜厚为40nm。
然后如工艺P57和图28(b)所示,在各个空穴注入层220上面用液滴喷出法涂敷作为功能性液态体EL的发光材料的R发光层用液态材料和作为功能性液态体EL的发光材料的G发光层用液态材料。各个发光层用液态材料从如图15所示的成膜装置16的液滴供给喷头22喷出。关于液滴供给喷头22的控制方法,在上述方法的任何一个方法中,替代上述彩色滤光元件的各色,使用适合EL发光材料的发光色的方法就可以。这样可以用喷墨(液滴供给)方式简单并短时间形成微小的图案。另外,变化液态材料的固体成分和喷出量可以改变膜厚。
在涂敷发光层用液态材料后,在真空中(1tor)、室温、20分钟等条件下除去溶剂(工艺P58)。再在氮气环境中进行150℃、4小时的热处理使之共轭化形成R色发光层203R和G色发光层203G(工艺P59)。在上述条件下得到的膜厚为50nm。热处理共轭化后的发光层不溶于溶剂中。
再有,形成发光层前也可以在空穴注入层220上进行氧气和碳氟化合物气体等离子的连续等离子处理。这样在空穴注入层220上形成氟化物,使得离子化的势能变高,增加了注入空穴的效率,因此可以提供高发光效率的有机EL装置。
接下来,如工艺P60和图28(c)所示,将作为功能性液态体EL的发光材料的B色发光层203B重合在各显示点内的R色发光层203、G色发光层203G和空穴注入层220上。这样不仅形成了R,G,B的3原色,还可以填埋R色发光层203、G色发光层203G和贮格围堰205的不平使其平坦化。由此可以有确实防止上下电极间短路的效果。
调整B色发光层203B的膜厚,可以使得在R色发光层203或者G色发光层203G上叠层的B色发光层203B起电子注入传输层作用,不发B色光。
形成以上的B色发光层203B的方法,可以采用一般湿式法的旋转涂敷,或者采用和R色发光层203以及G色发光层203G同样的喷墨形成方法。
然后如工艺P61和图28(d)所示,由形成对置电极213最后制造出EL装置201。如果对置电极213是面电极时,可以用例如Mg、Ag、Al、Li等材料由蒸镀、溅射等成膜的方法形成。如果对置电极213是条状电极时,可以用已经成膜的电极层由光刻法等形成图案的方法来形成。
根据上述说明的EL装置201和它的制造方法,采用上述任何一种液滴供给喷头控制方法,都同样可以降低在扫描方向上引起的纹状色不均匀,使得在EL装置201的发光面在平面内的发光分布特性均匀。
对于本实施方式的EL装置201和它的制造方法,因为采用如图15的成膜装置16的液滴供给喷头22喷出墨水形成R、G、B各显示点,所以不需要用光刻法等复杂的工艺,而且也不浪费材料。
电子机器
最后,参照图35和图36,说明本发明的电子机器的实施方式。在本实施方式中,说明具有用电光学装置的液晶装置101作为显示装置的电子机器。图35是本实施方式的电子机器中的液晶装置101的控制系统(显示控制系统)的整体结构的结构示意图。这里表示的电子机器具有显示控制线路290,该显示控制电路290包含有显示信息输出源291、显示信息处理电路292、电源电路293和定时发生器294。另外和上面同样的液晶装置101中设有驱动上述显示区域的驱动电路101G。该驱动电路101G用上述液晶驱动用IC103a、103b和电路126等构成。驱动电路101G可以用在平面的表面上形成的半导体IC或者电路图案、安装在和液晶显示板电连接的电路基板上的半导体IC芯片或者电路图案、或者在电子机器内部构成的各种电路任意构成。
显示信息输出源291具有用ROM(只读存储器)或者RAM(随机存取存储器)构成的存储器、磁记录盘或光记录盘等构成的存储单元和同步输出数字图象信号的同步电路,根据定时发生器294生成的各种时钟信号以给定格式的图象信号等形式将显示信息提供给显示信息处理电路292。
显示信息处理回路292具有串/并转换电路、放大、反相电路、旋转电路、伽马校正电路、箝位电路等众所周知的各种电路,它处理输入的显示信息,并将该图象信息和时钟信号CLK一块提供给驱动电路101G。驱动电路101G具有扫描线驱动电路、信号线驱动电路和检查电路。还有电源电路293给上述各个机构分别提供电压。
图36表示和本发明有关的电子机器的一例实施方式,移动电话机。该移动电话机1000具有操作部1001和显示部1002。操作部1001的前面的表面上排列有多个操作按钮,在传话部的内部有麦克风。在显示部1002的受话部的内部设置有扬声器。
对于上述显示部1002,其壳体的内部设有电路基板1100,上述液晶装置101安装在该电路基板1100上。壳体内设置的液晶装置101可以通过显示窗口101A来显示。
其他实施方式
以上举例说明了本发明的优选实施方式,但是本发明不限于上述各种实施方式,也包括下面那样的变形。在达到本发明目的的范围内,可以设定其他任何具体的结构和形状。
例如在图15和16所示成膜装置(彩色滤光片基板的制造装置、EL装置用基板的制造装置)中,液滴供给喷头22沿扫描方向X移动,扫描基板12,由传送驱动装置21让基板12移动,可以实现液滴供给喷头22相对基板12的传送移动,但是也可以相反,由基板12移动实现扫描,由液滴供给喷头22移动实现传送动作。还可以不移动液滴供给喷头22而移动母基板12,或者双方相对向相反方向移动等,至少使得任何一方相对移动,或者液滴供给喷头22沿母基板12地表面相对移动等任意结构。
在上述实施方式中,利用了由压电元件的弯曲变形使得液态材料喷出的结构的液滴供给喷头喷头421,但是也可以用其他任意结构的液滴供给喷头,例如用由加热发生气泡将液态材料喷出的方式的液滴供给喷头等。
还有成膜装置16并不限于制造彩色滤光片基板或者液晶装置101、EL装置201等,可以制造具有基板(基材),并在其上面的区域中要形成给定膜层的各种显示装置(电光学装置),例如场发射显示器FED(fieldEmission Display)等电子发射装置、等离子显示板PDP(Plasma DisplayPanel)、电泳装置,也即将包含电荷粒子的功能性液态材料喷到各个象素的隔壁之间的凹部中,在上下夹住各个象素设置的电极之间加电压使得电荷粒子向一边的电极侧偏移并以各象素来显示的装置、薄型阴极射线管、阴极射线管CRT(Cathode-Ray Tube)显示器等。
本发明的成膜装置或者成膜方法可以用于包括彩色滤光片、显示装置(电光学装置)等有基板(基材)的器件、并使用在该基板(基材)上进行喷射液滴8的工艺的各种器件的制造工艺中。例如,可用于在为了形成印刷电路基板的布线,以喷墨方式喷出液态金属、导电性材料或者含金属的涂料构成金属布线等的制造工艺中,还有用喷墨方式在基材上形成的微小的微透镜构成光学部件的制造工艺中、仅在基板上必要部分涂敷保护层时用喷墨方式来涂敷的制造工艺中、在塑料等透光性基板上用喷墨方式形成散光的凸部或者微小白图案、还可用喷墨方式在DNA(deoxyribonucleic acid)芯片上形成排列配置的RNA(dibonucleic acid)来制造荧光标识探针,在DNA芯片上进行合成、在基材上被区分开的点状位置中利用喷墨方式将试样,抗体,DNA(deoxyribonucleic acid)等喷出形成生物芯片等的制造工艺中。
另外即使作为液晶装置101,也可以用于构成液晶装置101的电光学系中的任何一部分,例如TFT等晶体管或者TFD等有源元件构成象素的有源排列配置液晶平面等,将象素电极围住形成隔壁6,用喷射墨水的方式在隔壁6形成的凹部内形成彩色滤光片1的制造工艺、在象素电极上喷射用色材和导电材料混合的墨水,在象素电极上形成作为导电性彩色滤光片的制造工艺、为了保持基板间的间隙用喷射方式喷射隔片粒子的制造工艺等。
还有,不限于彩色滤光片1,也适用EL装置201等其他任何电光学装置,作为EL装置201,R、G、B3色对应的EL条状地形成条状型、或者如上所述,适用于具有控制每个象素的发光层流过的电流的晶体管的有源排列配置型显示装置、或者是无源排列配置型等任何结构。
作为组装上述各实施方式的电光学装置的电子机器,不限于例如图36所示的移动电话机1000,也可以适用于PHS(Personal HandyPhoneSystem:个人电子助理)等移动电话机、电子记事本、POS(Point of Sales)终端、IC卡、微型显示器、微盘播放机、液晶投影仪、个人计算机、工程工作站(Engineering Work Station:EWS)、文字处理机、电视、取景器性或者监视直视性录像机、电子计算器、汽车导航装置、具有触屏的装置、时钟、游戏机等各种电子机器。