专利名称：波形确定装置、波形确定方法、液滴喷射装置、液滴喷射方法、薄膜形成方法、装置制造方 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及确定驱动波形的方法，所述方法用于液滴喷射装置中，所述装置具有喷射头，所述喷射头根据所提供的驱动波形喷射液滴，以及波形确定装置；本发明还涉及相关的液滴喷射方法、液滴喷射装置、薄膜形成方法、装置制造方法、光电装置和电子装置。
背景技术：
诸如喷墨水装置的液滴喷射装置，常常设有喷射头，液体临时存储在其中，也设有用于对存储在喷射头中的液体加压的压电元件。为了从所述喷射头喷射液体，驱动信号以驱动波形为基础提供至压电元件。驱动波形指的是描述驱动信号的时序信号电平的数据，所述驱动信号被施加以使得单个液滴可以进行喷射。相应地，就有可能通过连续喷射接近理想值的液滴来实现高精度图案(patterning)。
但是，如果温度发生变化，喷射液体的粘性也可能发生变化。这样，如果用于控制液滴喷射的驱动波形无视温度的变化而保持不变，喷射的液滴的体积也将发生变化。即，液体温度的降低会导致液体粘性的增加，结果喷射出的液滴体积减小。
为了解决这个问题，已知的一种技术利用靠近喷射头的热传感器来检测喷射头中液体温度，自被检测温度估计液体的粘性，基于所估计的粘性确定驱动波形，这样喷射的液滴的体积基本不会发生变化。结果，和固定驱动波形方法相比，此方法提供了一种更稳定的液滴输出，因为其利用了驱动波形，所述波形基于弹出液滴的估计的粘性而可以发生变化。
但是，这样的一种方法所存在的一个问题是，用于确定驱动波形的粘性是在喷射液滴温度的基础上间接获得的数值，因此液滴的实际粘性不能够准确确定。此外，置于喷射头中的液体的温度通常不均匀，液体温度的检测将依赖于热传感器所设置的位置而变化。结果，在前述技术方法和装置中，喷射的液滴的体积会发生变化，并不能准确地得到控制。
发明内容
本发明鉴于上述存在的问题而提供，其目的是提供一种波形确定装置，用于确定用于常质量的喷射液滴中使用的驱动波形；另外的一个目的为了提供通过波形确定装置执行的波形确定方法；包括波形确定装置的液体喷射装置；包括波形确定方法的液体喷射方法；使用液滴弹出方法的薄膜形成方法；使用薄膜形成方法的装置制造方法；也是为了获得使用所述装置制造方法的制造光电装置的方法；通过制造光电装置的制造方法制造的光电装置；和通过光电装置所提供的电子装置。
为了实现所陈述的目标，本发明提供了一种波形确定装置，所述装置包括测量工具，用于测量喷射头中喷射的液滴的粘性和质量，所述喷射头根据驱动波形喷射液滴；和波形确定工具，用于通过在测量工具测量的液滴的粘性和质量的基础上确定将被提供给喷射头的驱动波形。
根据本发明的波形确定装置，驱动波形在自喷射头中喷射的液滴的粘性和质量的基础上确定，这样被确定的波形导致常质量的液滴被喷射。
在优选实施例中，测量工具包括压电元件，所述压电元件具有电极，电压施加到所述电极以致使压电元件振动，这样当自喷射头喷射的液滴在施加电压过程中粘附到电极上时，压电元件在共振频率振动，所述共振频率依赖于粘附液滴的粘性和质量，压电元件也指示谐振电阻依赖于粘附液滴的粘性；谐振电阻值获取工具，用于在自喷射头喷射的液滴粘附到电极时获得压电元件的谐振电阻值；频率变化获取工具，用于获得在液滴粘附到电极上和液滴没有粘附到电极上时压电元件共振频率的差值；以及计算工具，所述计算工具用于在通过谐振电阻值获取工具所获取的谐振电阻值和通过频率变化获取工具所获取的压电元件的共振频率的差值的基础上，计算粘附到电极上的液滴的粘性和质量。
这样，液滴的粘性和质量在压电元件的谐振电阻和压电元件液滴的共振频率差值的基础上得以计算，由此每个液滴的粘性和质量都可以被测量。结果，出于确定合适的电极波形的喷射液滴得以最小化，这意味着不需要喷射大量的测试液滴，这样就能够在确定电极波形的过程中节省资源。
在另外一个优选实施例中，由测量工具测量的液滴在预定标准的电极波形提供给喷射头时被喷射，其中波形确定工具包括用于存储多个电极波形的波形存储工具，每个驱动波形对应液滴的一个粘性和质量，所述液滴根据标准驱动波形自喷射头喷射，所述工具导致具有大致常容量的液滴自喷射头中喷射；波形选择工具，所述波形选择工具用于自存储在波形存储工具中的多个驱动波形中选择对应通过测量工具测量的液滴的粘性和质量的驱动波形，以将所选择的驱动波形提供给喷射头。
这样，驱动波形自存储在波形存储工具中的驱动波形中选择，由此确定将被提供给喷射头的驱动波形。这样，确定驱动波形的过程就能够得以简化。
此外，本发明提供了一种液滴喷射装置，所述装置包括用于根据驱动波形喷射液滴的喷射头，以及上述多个实施例之一的波形确定装置，所述液滴喷射装置用于提供给喷射头通过波形确定装置确定的驱动波形。
如上所述，根据本发明中的波形确定装置使得常质量的液滴自喷射头中喷射，这反过来使得在液滴喷射装置中的液滴能够进行高精度的应用。
此外，本发明提供了一种波形确定方法，包括测量步骤，自用于根据驱动波形喷射液滴的喷射头测量喷射液滴的粘性和质量；波形确定步骤，在测量步骤中的测量的液滴的粘性和质量的基础上确定提供给喷射头的驱动波形。
根据所述波形确定方法，如同在波形确定装置中的情况下，驱动波形可以在自喷射头的喷射的液滴的粘性和质量的基础上被确定，这样被确定的波形导致常质量的液滴被喷射。
在一个优选实施例中，测量步骤包括液滴喷射步骤，所述步骤自喷射头朝压电元件的电极喷射液滴，压电元件在电压施加到电极时振动，这样当自喷射头喷射的液滴在施加电压的过程中粘附到电极时，压电元件在共振频率振动，所述共振频率依赖于粘附液滴的粘性和质量，压电元件也指示依赖于粘附液滴的粘性的谐振电阻；谐振电阻值获取步骤，所述步骤用于在液滴喷射步骤中在自喷射头喷射出的液滴粘附到电极上时，获取压电元件的谐振电阻值；频率变化获取步骤，所述步骤用于获取在液滴粘附到电极上时和液滴没有粘附到电极上时的压电元件的谐振频率的差值；计算步骤，所述计算步骤用于通过谐振电阻值获取步骤所获取的谐振电阻值和通过频率变化获取步骤中所获取的压电元件的共振频率的差值的基础上，计算粘附到电极上的液滴的粘性和质量。
这样，液滴的粘性和质量在压电元件的谐振电阻和谐振频率变化值的基础上得以计算，由此可以对每个液滴计算液滴的粘性和质量。因此，在确定驱动波形时，就没有必要使用大量的液滴，这就能够在确定驱动波形的过程中节省资源。
在另外一个实施例中，在测量步骤中的被测量液滴在预定标准驱动波形被提供给喷射头时喷射；此外，在波形确定步骤中，对于在测量步骤中的被测量液滴的粘性和质量的驱动波形自存储在波形存储工具中的多个驱动波形中被选择作为驱动波形提供给喷射头，每个驱动波形对应自喷射头弹出液滴的粘性和质量，所述被喷射液滴根据标准驱动波形，并导致液滴自喷射头以大致恒定的体积喷射。
这样，自多个存储在存储装置中的驱动波形中选择驱动波形，由此简化确定驱动波形的过程。
在另外一个优选实施例中，上述波形确定方法还可以包括在液滴喷射步骤之前发生的初始液滴喷射步骤，并包括自喷射头中基本上朝向电极的边缘喷射液滴，其中液滴喷射步骤包括自喷射头大致朝电极中心喷射液滴。
这样，提供了初始液滴喷射步骤使得液滴粘附到电极的一边；在初始液滴喷射步骤和液滴喷射步骤阶段中导致压电元件中的谐振电阻的变化。结果，液滴的粘性和质量可以被极其精确地测量。
本发明还提供了用于给喷射头提供电极波形的液滴喷射方法，所述驱动波形由前述不同实施例中所说明的波形确定方法确定，由此使得液滴自喷射头中喷射。
此外，本发明提供了一种薄膜成形方法，所述方法包括使用液滴喷射方法施加液滴的制造过程；包括使用薄膜成形方法所形成的波形的制造过程的装置制造方法；包括装置制造方法的制造过程的制造电学装置的制造方法；使用所述制造方法制造的光电装置；以及电子装置，其中光电装置设为显示单元。
图1显示的是根据本发明实施例的液滴喷射装置的结构示例图；图2显示的是驱动波形示例的视图。
图3显示的是液滴喷射装置中传感器端头的示例图。
图4中说明了存储在存储单元中的波形选择表的实例。
图5中显示的是存储在存储单元中的波形数据的实例。
图6显示的是液滴施加到的滤色镜的基片的示例。
图7显示的是液滴喷射装置的操作流程图。
图8A至图8C显示了液滴施加到基片上。
图9显示了光电装置的示例图。
图10显示的是其中具有光电装置的电子装置的示例图。
具体实施例方式
此后，将参照附图对根据本发明的实施例的设有波形确定装置的液滴喷射装置进行说明。在下述说明中，将使用制造滤色镜中使用的液滴喷射装置作为这样的液滴喷射装置的示例来进行说明，所述滤色镜被包括在光电装置中。
图1显示的是根据本发明中一个实施例的液滴喷射装置100的结构的示例图。在此图中，控制单元110包括CPU(中央处理器)或其类似元件，并控制整个液滴喷射装置100。控制单元110控制诸如滤色镜的基片200的扫描过程。另外，控制单元110在测量单元150(将在后述中说明)所提供的信息的基础上控制确定驱动波形并根据所确定的驱动波形将驱动信号提供给喷射头130R、130G和130B的过程。
每个容器120R、120G、120B存储滤色镜用墨水，诸如由无机颜料染色的丙烯酸树脂或者聚亚安酯树脂。特别地，红墨水存储在容器120R中；绿墨水存储在容器120G中；以及蓝墨水存储在容器120B中。每种彩色墨水在施加到基片200上后变干，然后，传输对应其颜色的波长的光，或者红，或者绿或者蓝。
在本实施例中，为了便于说明，假设红墨水、绿墨水和蓝墨水具有几乎相同的液体特性，诸如依赖于温度变化的粘性的变化，以及在相同的条件下表现相同的流体行为。由此，在有关液滴喷射的条件相同的条件下，不论形成液滴的墨水的颜色，相同体积的液滴被喷射出墨水。
喷射头130R包括压力室、压电元件132和喷嘴。压力室和容器120R的内部相连通，并临时存储自容器120R中所提供的红墨水。压电元件132根据控制单元110所提供的控制信号变形压力室的内表面，因而对压力室中的红墨水施加压力或者减压。红墨水液滴响应通过压电元件132施加在红墨水上的压力的增加和减小而自喷射头130R的喷嘴中喷射。
图2显示的是驱动波形数据的示例图，用于描述提供给压电元件132时序驱动信号以使得单个液滴能够喷射。
如图中所示，将被提供给压电元件132的驱动信号自时间0至时间T1的周期为常值VM。在此周期中，压电元件132不变形。在后续自时间T1至施加T2的周期中，驱动信号自VM升至VH。当施加这样的信号时，压电元件132变形以对压力室中的红墨水减压，由此导致红墨水自容器120R流入压力室。
接着，驱动信号再次自时间T2至时间T3的周期中提供常值VH，在自时间T3至时间T4的后续周期中，驱动信号自VH降低至VL。驱动信号的降低使得压电元件132变形以对压力室中的红墨水施加压力。结果，压力室中的红墨水自喷嘴以自喷嘴突出的液柱形式被喷出。在后续的说明中，自时间T3至时间T4的周期将作为电压下降周期ΔT，在电压下降周期ΔT电压VH—VL的量被称为电压下降量ΔV。
接着，在时间T4至时间T5的周期中，提供常值VL的驱动信号。在后续时间T5至时间T6过程中，驱动信号自VL升至VM。驱动信号的升高导致压电元件132变形，这样对压力室中的红墨水减压，红液柱一旦在上述电压下降周期ΔT喷射就收缩并且液柱的一部分作为液滴喷射。
现在将说明一种技术通过调节驱动波形的电压下降周期ΔT或者电压下降量ΔV而改变液滴量。当电压下降周期ΔT变短，承受增加的压力的流体的时间周期也变短。结果，在电压下降周期ΔT过程中由喷嘴喷射的墨水被加速，液滴量增加。相反地，当电压下降周期ΔT变长，自喷嘴喷射的墨水减速，液滴量减小。
当电压下降量ΔV变大，墨水承受更多增加的压力，由此在电压下降周期ΔT增加的过程中由喷嘴喷射的墨水的量增加。结果，液滴量液增加。相反地，当电压下降量ΔV减小，由喷嘴喷射的墨水的量减小，由此减小液滴量。此技术广泛用于自一个喷嘴中喷射不同量的液滴，因为它能够不需要对诸如喷嘴直径的喷射头130R、130G和130B进行任何机械改变而改变液滴量。
在图1中，喷射头130G具有和喷射头130R相同的结构，并响应于由控制单元110所提供的驱动信号喷射绿墨水，绿墨水自容器120G中提供。同样，喷射头130B响应于控制单元110所提供的驱动信号喷射蓝墨水液滴，蓝墨水自容器120B中提供。下面，喷射头130在喷射头130R、喷射头130G以及喷射头130B之间的差别不必要时使用。
头托架140在控制单元110的控制下承载喷射头130，所述喷射头130和液滴喷射装置100的副扫描方向(图中是X方向)相平行。
测量单元150获得每个喷射头130所喷射的液滴的粘性和质量。单元150包括脉冲产生单元151、传感器端头152、阻抗计算单元158、频率计数器159和计算单元160。脉冲产生单元151提供脉冲信号给传感器端头152，由此振动包括在传感器端头152内的压电元件。
图3显示的是传感器端头152的结构示意图。在图中，晶体振荡器154是诸如AT切割晶体振荡器的压电元件。一对电极153a和153b安装在两个大致彼此相对的表面上。绝缘器155通过导电支撑件156a和156b支撑晶体振荡器154，这样晶体振荡器154可以振动。支撑件156a和电极153a电学连接，也和安装在绝缘体155上的端子157a相连接。类似地，支撑件156b和电极153b电学连接，也和安装在绝缘体155上的端子157b相连接。使用这种结构，自脉冲产生单元151的脉冲信号输出通过端子157a和157b输入到传感器端头152，由此晶体振荡器154在谐振频率振动。
如图1中所示，传感器端头152被安装，这样电极153a和喷射头130的液滴喷射表面相对。当自喷射头130喷射的液滴下落并粘附到电极153a时，测量单元150获得粘附到电极153a的液滴的粘性和质量。头托架140能够将每个喷射头130承载到自每个喷射头130喷射的液滴下落到电极153a的表面区域上以粘附到电极153a的位置。
晶体振荡器154在作用在其上的外力没有变化时以一定的共振频率振动；但是在液滴粘附到电极153a并且外力随之变化时，晶体振荡器154的谐振频率响应外力的变化而改变。换言之，在液滴粘附到电极153时，晶体振荡器154具有在谐振频率振动的特性，所述谐振频率依赖于液滴的质量和粘性。测量单元150使用晶体振荡器154的这个特性来获得液滴的质量和粘性。
阻抗计算单元158通过计算获得晶体振荡器154的谐振阻抗值，并将表示谐振阻抗值的信号提供给计算单元160。频率计数器159检测晶体振荡器154的谐振频率，并将表示检测结果的信号提供给计算单元160。
计算单元160接收表示自阻抗计算单元158输出的谐振阻抗值的信号和表示自频率计数器159输出的谐振频率的信号，并随后按照下述方法在两个信号的基础上获得液滴的粘性和质量。
谐振阻抗值R和液滴粘附到电极153a上的粘性η之间的关系可以表达为R=AK2(2×π×F×ρL×η)12···(1)]]>其中K表示机电耦合常数，所述常数在一定程度上显示了压电材料和磁致伸缩材料之间机电耦合程度；A是晶体振荡器154的表面面积；F是晶体振荡器154的基本频率；ρL是液滴(墨水)的密度。
当液滴粘附到电极153a之前和之后之间的晶体振荡器154的谐振频率变化值是Δfreq，变化值Δfreq和粘性之间的关系可以表述为Δfreq=-F32×(ρL×ηπ×ρQ×μ)12···(2)]]>其中ρQ是晶体振荡器154的密度，μ是晶体振荡器154的弹性模量。在粘附到电极153a上的液滴的质量是Im时，质量Im和谐振频率变化值Δfreq之间的关系可以表达为Im=-Δfreq×A×μQ×ρQ2×F×F···(3)]]>其中μQ表示AT切割晶体振荡器常数。
这样，谐振阻抗值依赖于液滴的粘性η而变化(参看公式(1))。谐振频率的改变值Δfreq依赖于液滴的粘性η和质量Im(参看公式(2)和(3))。因此，计算单元160使用自频率计数器159提供的谐振频率以计算在液滴粘附到电极153a之前和之后之间的晶体振荡器154的谐振频率的改变值Δfreq。计算单元160然后使用自阻抗计算单元158所提供的谐振阻抗值和计算的改变值Δfreq替换到公式(1)和(2)中以获得液滴粘性和墨水的密度ρL。计算单元160也将改变值Δfreq代入公式(3)，由此获得液滴的质量Im。
计算单元160也获得液滴的粘性η和质量Im，并将指示它们的液滴信息ID提供给控制单元110。
基片托架170支撑滤色镜用基片200，并在控制单元110的控制下将基片200在和喷射头130相关的次扫描方向中承载(垂直于纸表面的方向)。
存储单元180存储波形选择表TBL和波形数据WD。波形选择表TBL是用于存储定义驱动波形信息的表，所述波形用于配合依赖于自喷射头130喷射的测试液滴的粘性η和质量Im的预定质量的液滴。波形数据WD包含多个对应波形选择表TBL中液滴的不同粘性值的驱动波形。
图4显示的是存储在存储单元180内的波形选择表TBL的波形示例图。显示在图中的波形选择表TBL是用于确定驱动波形的表(此后称为“合适驱动波形”)，这样自喷射头130喷射的液滴的质量Im在特定的条件下根据喷射的液滴的粘性η和质量Im变为理想值“10ng(毫微克)”。在表中限定的合适驱动波形是预先根据经验确定的，这样理想质量“10ng”的液滴可以被喷射。
在特定条件下被喷射的液滴是通过提供给喷射头130驱动波形(此后称为“标准驱动波形”)而喷射的，波形选择表TBL基于所述特定条件，所述驱动波形的电压下降量ΔV是“25.0v”，电压下降周期ΔT是“tc”。标准驱动波形是能够导致“10ng”的液滴在理想喷射环境中自喷射头130喷射的波形，其中每种墨水的粘性是7.0mPa s(千分之一帕斯卡秒)，在喷射头130R、130G或者130B处没有导致外部形状误差等。
但是，如上所述，实际上，墨水的粘性的改变依赖于温度，喷射头130通常具有诸如压电元件132的响应特性误差、喷嘴的外部形状误差以及压力室的容量误差的不同类型的误差。因此，根据标准驱动波形通过提供给喷射头130驱动信号而喷射液滴不必然导致形成“10ng”的液滴。
在波形选择表TBL中，液滴粘性的6个不同的值“6.0mPa.s”、“6.54mPa.s”…以及“8.5mPa.s”和容纳在波形数据WD中的各波形类型“A”、“B”、…“F”相对应，以形成在列表顺序中的一对一的关系。
图5显示的是容纳在波形数据WD中的波形类型“A”、“B”、…“F”的示图。如图中所示，波形类型“A”、“B”、…“F”是驱动波形，其中电压下降周期ΔT以列表顺序变短。也就是说，我们可以推出“ta＞tb＞tc＞td＞te＞tf”，其中“ta”示波形类型“A”的电压下降周期；其中“tb”示波形类型“B”的电压下降周期；其中“tc”示波形类型“C”的电压下降周期；其中“td”示波形类型“D”的电压下降周期；其中“te”示波形类型“E”的电压下降周期；以及“tf”示波形类型“F”的电压下降周期。因此，在波形选择表TBL中，波形被设置，这样，液滴的粘性η越大，在电压下降周期ΔT内墨水被越强地推离喷嘴。
在波形选择表TBL中，9个不同质量值Im和6个不同的粘性值η形成54个不同的质量Im和粘性η的组合，每个组合和一个电压下降量ΔV相关。电压下降量ΔV在液滴的质量Im更大而液滴的粘性相同时值更小。即，在液滴的粘性η相同时，电压下降量ΔV被设置，使得在电压下降周期ΔT内的喷嘴中的喷射墨水的量在液滴的质量Im变大时减小。
接着，将参照图6对滤色镜用基片和安装在基片上的部件的结构进行说明，其中墨水通过液滴喷射装置100被施加到基片上。如图中所示，诸如玻璃的光透明基片自基片200的侧面被顺序层压屏蔽薄膜210和堤(bank)220。屏蔽薄膜210是由诸如铬的薄膜屏蔽材料制造。堤220是诸如丙烯酸树脂并作为红墨水施加的镀层区域230R、绿墨水施加的镀层区域230G和蓝墨水被施加在液滴喷射装置100中的镀层区域230B之间的间隔。
接着，将参照图7说明通过液滴喷射装置100形成滤色镜的图案的操作。对存储在容器120R、120G和120B的每种墨水，所述操作是响应于标准驱动波形喷射测试液滴、基于测试液滴的质量Im和粘性η识别能够导致“10ng”的液滴被喷射的合适的驱动波形、以及使用所识别的合适的驱动波形执行形成滤色镜图案的一个操作。在液滴喷射装置100中，红墨水首先施加到基片200的镀层区域230R中，绿墨水然后被施加到镀层区域230G，然后蓝墨水被施加到镀层区域230B上。
假设被储存在每个容器120R、120G、120B中的红墨水、绿墨水和蓝墨水具有按所列顺序变低的温度，红墨水的粘性是“6.0mPa.s”；绿墨水的粘性是“7.0mPa.s”；蓝墨水的粘性是“8.0mPa.s”。
首先，控制单元110导致头托架140承载喷射头130R，这样自喷射头130R喷射的液滴粘附到晶体振荡器154的电极153a的边缘。驱动153a的所述边是诸如图3中所示的点PE。接着，控制单元110导致喷射头130R根据标准驱动波形通过将驱动信号提供给喷射头130R的压电元件132朝电极153a的边PE喷射液滴，所述标准驱动波形的电压下降周期ΔT是“tc”，电压下降量ΔV是“25.0v”(步骤S1)。
接着，控制单元110导致头托架140承载喷射头130R，这样自喷射头130R喷射的液滴粘附到围绕电极153a中心的点。围绕电极153a的点是诸如图3中所示的点PC。控制单元110然后根据标准驱动波形将驱动信号提供给喷射头130R，以将液滴喷射到围绕电极153a的中心PC的点上(步骤S2)。
作为步骤S2的结果，被喷射的液滴粘附到围绕电极153a的中心PC的点上，测量单元150使用上述说明的公式(1)、(2)和(3)以谐振阻抗值R和晶体振荡器154在液滴粘附到电极之前和之后之间的谐振频率的改变值Δfreq为基础获得液滴的粘性η和质量Im，并将指示粘性η和质量Im的液滴信息ID提供给控制单元110(步骤S3)。
在自测量单元150接收到液滴信息ID时，控制单元110在由液滴信息ID所指示的粘性η和质量Im的基础上识别合适的驱动波形。
在说明关于识别合适的驱动波形的操作之前，将给出为什么合适的驱动波形在步骤S2中在导致步骤S1和S2中的两个液滴喷射以导致液滴粘附到电极153a上时所形成的第二液滴的粘性η和质量Im基础上识别的说明。
一个理由是所喷射的第一液滴具有不稳定的特性，所述特性受到诸如喷射头130的喷嘴附近的干燥度的影响。另外一个理由是晶体振荡器154的响应特性在第一液滴粘附到电极上时不稳定。第一液滴由于液滴的粘性η和质量Im在谐振阻抗值R急剧改变时不能被高精度的检测的原因而被导致粘附到驱动153a的边PE上；由此，谐振阻抗值R需要分阶段改变。
下面将说明通过控制单元110识别驱动波形的操作。
在此例中，液滴的粘性η“6.0mPa.s”和质量Im“10.3ng”通过测量单元150获得。根据标准驱动波形，在红墨水被形成图案到基片200上时，液滴的质量的理想值是“10ng”，而事实上喷射液滴的质量时“10.3ng”，在所施加的红墨水量上有3％的增加。结果，红色过滤器的薄膜厚度壁指定值大3％，这妨碍了提供高质量的颜色显示。
控制单元110在自测量单元150接收到液滴信息ID时参照波形选择表TBL(参看图4)，以在接收到的液滴信息ID中显示的液滴的粘性η和质量Im的基础上，识别合适的驱动波形以使喷射头130喷射“10ng”的液滴。控制单元110首先参照波形选择表TBL，然后从6个波形类型“A”、“B”、…“F”中根据粘性η为“6.0mPa.s”获取波形类型“A”。接着，控制单元110参照波形选择表TBL来识别电压下降量ΔV。特定地，控制单元110在液滴质量Im“10.3ng”和粘性η“6.0mPa.s”的基础上确定“24.4v”作为电压下降量ΔV。控制单元110然后确定满足波形类型“A”的驱动波形和电压下降量ΔV“24.4v”作为合适的驱动波形(步骤S4)。
接着，控制单元110导致头托架140朝基片200扫描喷射头130R，如图8A中所示，并将驱动信号根据步骤S4中的合适的驱动波形提供给喷射头130R的压电元件132。喷射头130R然后导致“10ng”的液滴喷射到镀层区域230R，这样红色滤光镜进行图案形成(步骤S5)。
使用波形选择表TBL所确定的合适驱动波形取代标准驱动波形被用于喷射红墨水，所述标准驱动波形导致“10.3ng”的液滴被喷射。如上所述，波形选择表TBL存储和预先根据经验获取的不同值的粘性η和质量Im对应的波形类型(电压下降周期ΔT)和电压下降量ΔV。这样，响应合适驱动波形自喷射头130R喷射的液滴恰好具有值为“10ng”或者非常靠近“10ng”的质量。结果，具有大致理想值质量的红墨水被施加在基片的每个镀层区域230R。这样，施加到镀层区域230R的红墨水在变干后大致具有作为指定值的相同厚度的红色滤色镜。
当红墨水形成图案完成后，控制单元110然后检测图案是否对每种墨水色都已经完成(步骤S6)。在这种情况下，绿墨水和蓝墨水的图案没有完成。因此，控制单元110回到步骤S1以执行下一颜色墨水，绿墨水的图案形成。
首先，控制单元110使头托架140承载喷射头130G，这样自喷射头130G喷射的液滴粘附到驱动153a的边缘。控制单元110然后根据标准驱动波形将驱动信号提供给喷射头130G，并导致喷射头130G将液滴喷射到电极153a的边缘PE(步骤S1)。
接着，控制单元110导致头托架140将喷射头承载至液滴自喷射头130G粘附到围绕电极153a中心的点的位置。控制单元110然后将根据标准驱动波形的驱动信号提供给喷射头130G，以导致喷射头130G将液滴喷射到围绕电极153a的中心PC的点(步骤S2)。
在步骤S2中喷射的液滴粘附到围绕电极153a中心的点时，测量单元150在谐振阻抗值R和谐振频率的改变值Δfreq的基础上获得液滴的粘性η和质量Im，并将显示所获取的粘性η和质量Im(步骤S3)的液滴信息ID提供给控制单元110。
控制单元110在接收到来自测量单元150的液滴信息ID时，使用在所接收到的液滴信息ID中显示的粘性η和质量Im确定合适的驱动波形。在此例中，液滴信息ID显示了质量Im时“10ng”，粘性η是7.0mPa.s。
控制单元110然后参照波形选择表TBL在粘性η是“7.0mPa.s”的基础上来获得波形类型“C”。控制单元110再次参照波形选择表TBL在质量Im是“10.0ng”和粘性η是“7.0mPa.s”的基础上来获得电压下降量ΔV“25.0v”。控制单元110然后确定满足波形类型“C”的驱动波形和电压下降量ΔV“25.0v”，即标准驱动波形，作为合适的驱动波形(步骤S4)。
接着，控制单元110导致头托架140朝基片200扫描喷射头130G，如图8B中所示，并将驱动信号根据步骤S4中的合适的驱动波形提供给喷射头130G，并使喷射头130G将液滴喷射到基片200(步骤S5)的镀层区域230G上。结果，大约“10ng”的液滴自喷射头130G喷射，液滴喷射到镀层区域230G，这样绿色滤光镜执行了图案形成。
这样，当绿墨水的图案完成后，控制单元110检测所有墨水的图案是否都已经完成(步骤S6)。在此时，蓝墨水的图案还没有形成。因此，控制单元110回到程序步骤S1以执行蓝墨水的图案形成。
控制单元110使头托架140将喷射头130B承载至自喷射头130B喷射的液滴粘附到电极153a的边缘PE的位置。控制单元110然后将标准驱动波形提供给喷射头130B，以使自喷射头130B的液滴喷射到电极153a的边PE(步骤S1)。
接着，控制单元110导致头托架140将喷射头130B承载至液滴自喷射头130B粘附到围绕电极153a中心PC的点的位置。控制单元110然后将根据标准驱动波形的驱动信号提供给喷射头130B，以使喷射头130B将液滴喷射到围绕电极153a的中心PC的点(步骤S2)。
在步骤S2中喷射的液滴粘附到围绕电极153a中心的点时，测量单元150在谐振阻抗值R和液滴的谐振频率改变值Δfreq的基础上获得液滴的粘性η和质量Im，并将显示所获取的粘性η和质量Im(步骤S3)的液滴信息ID提供给控制单元110。
控制单元110在接收到来自测量单元150的液滴信息ID时，使用在所接收到的液滴信息ID中显示的粘性η和质量Im确定合适的驱动波形。在此例中，液滴信息ID显示了质量Im时“9.5ng”，粘性η是“8.5mPa.s”。
如果标准驱动波形被用于将绿墨水形成图案到基片200上，事实上所喷射的液滴的质量将是“9.5ng”，而液滴的理想质量是“10ng”。这样，被施加的液滴蓝墨水的量比理想值小5％。结果，包含在滤色镜中的蓝色滤色镜比指定值薄5％，由此不能获得高质量的色彩显示。
为了解决这个问题，液滴喷射装置100如下述确定合适的驱动波形，并根据所识别的驱动波形将驱动信号如下提供给喷射头130B。首先，控制单元110参照波形选择表TBL在液滴的粘性η是“8.5mPa.s”的基础上来确定波形类型“F”。控制单元110再次参照波形选择表TBL来获得电压下降量ΔV。特别地，电压下降量ΔV“28.5v”在液滴的质量Im是“9.5ng”和粘性η是“8.5mPa.s”的基础上而获得。控制单元110然后确定满足波形类型“F”的驱动波形和电压下降量ΔV“25.0v”(步骤S4)。
然后，控制单元110导致头托架140朝基片200扫描喷射头130B，如图8C中所示，并将驱动信号根据步骤S4中的合适的驱动波形提供给喷射头130B。结果，大约“10ng”的液滴自喷射头130G喷射，液滴被施加到镀层区域230B。结果，具有和指定值大致厚度相同的薄膜被形成在基片200的各镀层区域230B中。
这样，根据本实施例中的液滴喷射装置100测量液滴的质量Im和粘性η，在测量结果的基础上确定将提供给喷射头130的合适的驱动波形，并使喷射头130响应合适的驱动波形喷射液滴。因此，根据本实施例的液滴喷射装置比传统的液滴喷射装置具有如下的不同的优点。
在传统技术中，驱动波形是在液滴的估计粘性的基础上确定，所述粘性在靠近喷射头设置的热传感器所检测的温度的基础上获得，这样，被确定的波形使得喷射大致常量的液滴。由于在所述技术中基于温度获得大致的粘性，所估计的粘性就有可能不准确。此外，由于被检测误差依赖于热传感器的安装位置而变化就有可能发生检测误差。
和传统技术相比，根据本实施例中的液滴喷射装置100通过测量单元150直接检测粘性η。这样，检测误差发生的可能性降低，流体的特性可以更精确地获得。
此外，本实施例相对传统技术优点在于驱动波形在被喷射液滴的质量Im和粘性η的基础上确定。如上所述，导致液滴量误差的因素包括压电元件132的响应特性误差、喷嘴直径的误差、压电元件132被安装部分的硬度的差别、压力室的容量误差、在驱动波形被施加到压电元件132时的电子串音，还有墨水粘性η的改变及其它。同样，在环境压力变小时液滴的质量变小。
因此，在驱动波形只是如传统技术中那样基于粘性η确定，其它因素的影响并没有考虑；液体的质量Im不能够具有足够的精度而得以稳定。相反，根据本实施例，两个参数，即液滴的粘性η和质量Im被用于确定合适的驱动波形。不仅粘性η的影响得以反映，而且喷射头130R、130G和130G的外形误差也在质量Im中得以反映。这样，和只是基于粘性η确定合适驱动波形的传统技术相比，本发明使得具有常质量的更高稳定性的液滴得以喷射。
在另外的一种传统方法中，电天平被用于测量自喷射头喷射的液滴的平均重量，驱动波形在测量值的基础上得以确定。在此传统技术中，20,000至50,000个液滴在喷射头的每个喷嘴喷射。被喷射的液滴的总重量被电天平所测量，被测量的总重被液滴的数目相除以由此获得一个液滴的平均重量。由此获得基于平均重量的合适驱动波形。根据此技术，与基于单个、不变的驱动波形的喷射液滴的方法相比，可以获得更高体积稳定性的液滴。但是，喷射头通常设有大量的喷嘴，例如192个喷嘴；由此，当20,000至50,000个液滴自每个喷嘴喷射，诸如墨水的液体被大量消耗。
与此技术相比，根据本实施例的液滴喷射装置100能够基于每个液滴的谐振频率的改变值Δfreq和谐振阻抗R测量液滴的质量Im。这样，在确定驱动波形中不消耗大量的液体，从而保存了诸如墨水的液体。此外，由于本实施例中的液体不是大量使用的，这也可能减小使用液滴喷射装置100制造产品的成本，并大幅减小用于确定合适驱动波形所需的时间。
同样，使用电天平的传统技术只获得一个液滴的平均重量，因此很难确定一个错误是否是在不同的液滴的质量Im中所导致的。相比较而言，液滴喷射装置100能够获得每个液滴的质量；在不同液滴中存在的误差就被轻易识别。
需要注意的是本发明不限于前述实施例，可以对上述实施例进行不同的修改和提高。
例如，在上述说明的实施例中，AT切割晶体振荡器被用于测量液滴的质量Im和粘性η。但是GT一切割振荡器、表面声波(SAW)元件、或者压电陶瓷元件可以用于上述说明的实施例中测量质量Im和粘性η。
同样，公式(1)、(2)和(3)在上述实施例中作为示例公式显示获得液滴粘性η和质量Im的关系表达式。但是，用于获得粘性η和质量Im的规则不限于上述公式中所表达的，其它的使用不同常数和参数的关系表达式或者近似表达式也可以被使用。
此外，在上述实施例中，驱动波形的“波形类型”和“电压下降量ΔV”可以在粘性η和质量Im的基础上选择。波形类型和电压下降量ΔV之一可以被选择用于实现液滴质量Im的稳定性。
图2中介于时间“T1”和“T2”之间的周期可以代替“波形类型”和“电压下降量ΔV”被调节用于实现被喷射液滴的稳定性。特别地，总体而言，周期“T2-(负值)T1”越长，自容器120R、120G和120B流入喷射头130R、130G和130B的各压力室中墨水的量越大；结果，大质量Im的液滴可以被喷射。因此，当液滴的质量Im小于理想质量Im，周期“T2-T1”应该更长；当液滴的质量Im比理想的质量Im大时，周期“T2-T1”的周期应该变短。
此外，在上述实施例中，使用波形选择表TBL用于确定合适的驱动波形的示例不限于此示例。例如，如果函数使用粘性η和质量Im作为其参数并能唯一确定“电压下降量ΔV”，则可以使用该函数，。“电压下降量ΔV”可以使用这样的函数识别，合适波形可以在所识别的电压下降量ΔV的基础上确定。
液滴喷射装置100的应用不限于光电装置的滤色镜的图案形成，也可以用于诸如下面的薄薄膜层形成中。例如，液滴喷射装置100可以被用于形成诸如有机EL(电致发光)层或者包括在有机EL显示板中的孔注射层。特别地，当形成有机EL层时，包含诸如聚噻吩基可导高分子物质的有机EL材料的液滴被喷射到通过形成在基片上的堤分隔的镀层区域中。当施加的液体变干后，有机EL层可以形成在各镀层区域中。
液滴喷射装置100的其它应用包括形成诸如包括在等离子显示器中的透明电极中的辅助导线、包括在IC(集成电路)卡中的天线的装置。特别地，包括诸如十四烷的有机液体和诸如银粒子的可导的液体由液滴喷射装置100形成图案，在有机液体变干时形成金属薄薄膜层。
此外，液滴喷射装置100能够施加包含诸如热硬树脂和用于三位造型微透镜阵列材料(micro 1ens array materials)UV硬化树脂以及诸如DNA(脱氧核糖核酸)和蛋白质的生物物质的不同材料的液滴。
根据本实施例中的液滴喷射装置100，所喷射的液滴的质量Im得以稳定，因此，上述材料的高精度图案形成变为可能。同样，由于每个液滴的质量Im和粘性η可以测量，在确定合适的驱动波形时就不需要消耗大量的材料。
光电装置和电子装置
现在将给出使用上述说明的液滴喷射装置100的并具有滤色镜的光电装置的说明。
图9是具有滤色镜的光电装置的截面图。如图中所示，粗略来说，光电装置240包括用于将光发射到观察者侧的背光系统242，以及用于可选地传输自背光系统242中发射的光的被动式液晶显示板244。液晶显示板244包括基片246、电极248、定向薄膜250、隔板252、定向薄膜254、电极256以及滤色镜260。滤色镜260和以前显示图相比颠倒，基片200位于堤220的上侧(观察者侧)。包括在滤色镜260中的红色滤色镜232R、绿色滤色镜232G和蓝色滤色镜232B通过液滴喷射装置100形成图案，并具有大致相同的指定值的厚度。同样，在每个滤色镜的背部设有用于保护每个滤色镜的保护层234。通过隔板252彼此相对的两个定向薄膜250和254之间的间隙包围液晶253。
液晶驱动IC257将驱动信号通过导线及其类似259提供给电极248、256。这样当驱动信号被提供给电极248、256时，对应的液晶253的取向发生改变。结果，液晶显示板244可选地将自背光系统242发射的光传输到对应每个滤色镜232R、232G和232B的每个区域(子象素)。
图10显示的是具有安装到其上的光电装置240的移动电话300的外部视图。在图中，移动电话除了许多操作按钮310、接收器320和话筒330外，包括具有滤色镜的带你子光学装置240，所述滤色镜用作显示诸如电话号码的不同信息的显示单元。
除了移动电话300外，通过液滴喷射装置100制造的光电装置240可以用作诸如计算机、投影仪、数码相机、电影摄像机、PDA(个人数字助理)、机载设备、影印机或者声音设备的不同电子装置中的显示单元。
权利要求
1.一种波形确定装置，包括测量工具，所述测量工具用于测量从根据驱动波形喷射液滴的喷射头中喷射的液滴的粘性和质量；和波形确定工具，所述波形确定工具用于在通过所述测量工具测量的液滴的所述粘性和所述质量的基础上确定将被提供给所述喷射头的驱动波形。
2.根据权利要求1所述的波形确定装置，其特征在于所述测量工具包括压电元件，所述压电元件具有电极，电压施加到所述电极以使所述压电元件振动，这样当自喷射头喷射的所述液滴在施加电压过程中粘附到所述电极上时，所述压电元件在共振频率振动，所述共振频率依赖于所述粘附的液滴的粘性和质量，所述压电元件也指示谐振电阻，所述谐振电阻依赖于所述粘附的液滴的粘性；谐振电阻值获取工具，所述谐振电阻值获取工具用于在自喷射头喷射的所述液滴粘附到所述电极时获得所述压电元件的谐振电阻值；频率变化获取工具，所述频率变化获取工具用于获得所述压电元件共振频率在所述液滴粘附到所述电极上和液滴没有粘附到所述电极上时的差值；以及计算工具，所述计算工具用于通过在所述谐振电阻值获取工具所获取的所述谐振电阻值和通过所述频率变化获取工具所获取的所述压电元件的所述共振频率的差值的基础上，计算粘附到所述电极上的所述液滴的所述粘性和所述质量。
3.根据权利要求1所述的波形确定装置，其特征在于所述计算工具用于通过在所述谐振电阻值获取工具所获取的所述谐振电阻值和通过所述频率变化获取工具所获取的所述压电元件的所述共振频率的差值的基础上，计算粘附到所述电极上的所述液滴的所述粘性；并基于通过所述频率变化获取工具所获得的谐振频率的所述差值计算粘附到所述电极上的所述液滴的所述质量。
4.根据权利要求1所述的波形确定装置，其特征在于通过所述测量工具测量的所述液滴在预定的标准驱动波形被提供给所述喷射头时被喷射；以及其中所述波形确定工具包括波形存储工具，所述波形存储工具用于存储多个驱动波形，每个驱动波形对应所述液滴的一个粘性和质量，所述液滴根据所述标准驱动波形自所述喷射头喷射，并导致具有大致常容量的所述液滴自所述喷射头中喷射；波形选择工具，所述波形选择工具用于自存储在所述波形存储工具中的所述多个驱动波形中选择波形，所述驱动波形对应通过所述测量工具测量的所述液滴的所述粘性和所述质量以将所选择的所述驱动波形提供给所述喷射头。
5.一种液滴喷射装置，包括用于根据驱动波形喷射液滴的喷射头；和根据权利要求1所述的波形确定装置，其中由所述波形确定装置所确定的所述驱动波形被提供至所述喷射头。
6.一种波形确定方法，包括测量步骤，所述测量步骤测量自用于根据驱动波形喷射液滴的喷射头中喷射的液滴的粘性和质量；波形确定步骤，所述波形确定步骤用于在所述测量步骤中测量的所述液滴的所述粘性和所述质量的基础上确定提供给所述喷射头的驱动波形。
7.根据权利要求6所述的波形确定方法，其特征在于所述测量步骤包括液滴喷射步骤，所述步骤自所述喷射头朝压电元件的电极喷射液滴，所述压电元件在电压施加到所述电极时振动，这样当自所述喷射头喷射的液滴在施加电压的过程中粘附到所述电极时，所述压电元件在共振频率振动，所述共振频率依赖于所述粘附液滴的粘性和质量，所述压电元件也指示谐振电阻，所述电阻依赖于所述粘附液滴的粘性；谐振电阻值获取步骤，所述步骤用于在所述液滴喷射步骤中自所述喷射头喷射出的所述液滴粘附到所述电极上时，获取所述压电元件的谐振电阻值；频率变化获取步骤，所述步骤用于获取在所述液滴粘附到所述电极上时和所述液滴没有粘附到所述电极上时的压电元件的谐振频率的差值；计算步骤，所述步骤用于通过所述谐振电阻值获取步骤所获取的所述谐振电阻值和通过所述频率变化获取步骤中所获取的所述压电元件的所述谐振频率的差值的基础上，计算粘附到所述电极上的所述液滴的所述粘性和所述质量。
8.根据权利要求6所述的波形确定方法，其特征在于所述计算步骤包括在通过所述谐振电阻值获取工具所获取的所述谐振电阻值和通过所述频率变化获取工具所获取的所述压电元件的所述谐振频率的差值的基础上，计算粘附到所述电极上的所述液滴的所述粘性；并基于通过所述频率变化获取工具所获得的谐振频率的所述差值计算粘附到所述电极上的所述液滴的所述质量。
9.根据权利要求6所述的波形确定方法，其特征在于在所述测量步骤中测量的所述液滴在预定的标准驱动波形被提供给所述喷射头时被喷射；以及其中所述波形确定步骤包括自多个存储在波形存储工具中的驱动波形中选择对应所述测量步骤中测量的所述液滴的所述粘性和所述质量的驱动波形作为驱动波形提供给所述喷射头，每个驱动波形对应自所述喷射头喷射的所述液滴的粘性和质量，所述被喷射液滴根据所述标准驱动波形，并导致所述液滴自所述喷射头以大致恒定的体积被喷射。
10.根据权利要求7所述的波形确定方法，还包括初始液滴喷射步骤，其在所述液滴喷射步骤之前发生，并包括自所述喷射头基本上朝向所述电极的边缘喷射液滴，其中所述液滴喷射步骤包括自所述喷射头大致朝所述电极中心喷射液滴。
11.一种液滴喷射方法，包括将由根据权利要求6中所述波形确定方法确定的所述驱动波形提供至所述喷射头，由此使得液滴自所述喷射头喷射。
12.一种薄膜形成方法，包括通过根据权利要求11中的液滴喷射方法施加液滴的制造过程。
13.一种装置制造方法，包括通过根据权利要求12中的薄膜形成方法形成薄膜的制造过程。
14.一种用于制造光电装置的制造方法，包括通过根据权利要求13中的装置制造方法制造装置的制造过程。
15. 一种通过根据权利要求14中的用于制造光电装置的制造方法制造的光电装置。
16.一种电子装置，包括根据权利要求15中作为显示单元的光电装置。
全文摘要
一种测量单元150，在自喷射头130R、130G或者130B喷射的液滴粘附到晶体振荡器154的电极153a时，在晶体振荡器154的谐振频率的改变值和谐振电阻的基础上获得液滴的粘性和质量。测量单元150然后提供给控制单元110显示所获得的粘性和质量的液滴信息ID。控制单元110在包括在液滴信息ID中的粘性和质量的基础上，确定将提供给喷射头130R、130G或者130B的合适驱动波形。
文档编号B41J2/045GK1517213SQ2004100013
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月7日 优先权日2003年1月9日
发明者臼田秀范 申请人:精工爱普生株式会社