(57)【要約】【課題】  多種多様な精細度の基板が存在するフラットパネルディスプレイや電子基板に対応するために塗布する基板に合わせて、塗布間隔が連続的に変化する幅広の複合型インクジェットヘッドを提供することを目標とする。【解決手段】  所定のノズル数とノズル間隔を有するインクジェットヘッドに回転軸と塗布方向にスライドする軸と塗布方向と直行する方向にスライドする軸を所有させ、複数個配列する。対象となる基板の塗布間隔に対応するように、各々のインクジェットヘッドの回転軸角度を設定し、さらに継ぎ目がなくなるようにスライド軸を設定することによって、所定の間隔で連続した幅広の塗布を行うことを可能とする。また、高精度な塗布位置を得るために、認識用のＣＣＤカメラによってノズル位置を検出し、加工誤差、組み立て誤差を補正することを特徴とする。【選択図】  図１
2006167559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のノズルを備えたインクジェットヘッドを、複数備えた複合型のインクジェットヘッドにおいて、前記複数のインクジェットヘッドをベースプレートにそれぞれ設けられたＸ、Ｙ、θ方向に駆動するＸＹθ駆動機構に取り付け、各々のノズルが同一平面上を移動できる構成としたことを特徴とする複合型のインクジェットヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の複合型のインクジェットヘッドにおいて、
前記複数のインクジェットヘッドのノズルを、前記Ｘ、Ｙ、θ方向の駆動機構により移動して位置決めし、所定の間隔で塗布対象物に描画することを特徴とする複合型のインクジェットヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の複合型のインクジェットヘッドにおいて、
前記複数のインクジェットヘッドをθ方向へ回転し、異なった角度に設定することによって、一度の走査内で、異なる間隔で描画することを特徴とする複合型のインクジェットヘッド。
【請求項４】
請求項１に記載の複合型のインクジェットヘッドにおいて、
前記複数のインクジェットヘッドのノズル位置を検出装置で認識し、位置決めすることによって所定のノズル位置へ設定する複合型のインクジェットヘッド。
【請求項５】
請求項１に記載の複合型のインクジェットヘッドにおいて、
塗布走査中に前記複合型のインクジェットヘッドの有する複数のインクジェットヘッドをθ方向の駆動機構によって角度を変化させる、１つのノズルにおいて走査軸に対して平行でない直線や曲線を描くことを特徴とする複合型のインクジェットヘッド。
【請求項６】
請求項１に記載の複合型のインクジェットヘッドにおいて、
塗布動作に用いる基板は複数の射出テスト領域を設けてあり基板に配置されている領域内のバンクの配列に合致したインクジェットヘッドの斜角を決定した後、前記ヘッドの斜角から可変させながら前記射出テスト領域に液滴を射出し、これを検出装置で座標として読み取り、前記射出テスト領域に射出した液滴座標データ群から予め設定したしきい値に近いものの座標データをキャリブレーション補正値として使用することを特徴とした複合型のインクジェットヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイ製造装置および電子回路パターン形成装置の複合型のインクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、フラットパネルディスプレイの一種である有機ＥＬディスプレイの製造プロセスにおいては、低分子系の発光材料を用いた蒸着方法で形成されることが多い。蒸着方法を用いてディスプレイを形成するためには、シャドウマスクを用いて赤、緑、青のそれぞれの発光材料を区画する必要がある。しかし、シャドウマスクは蒸着中に蒸着源からの放射熱で線膨張するために、画面を大型化すると所定の位置からはみ出してしまうという問題があり、基板の大型化は困難であるといわれている。また、全工程を真空中で行いスループットが小さいこと、蒸着方法は材料使用効率が良くないことなど、量産に不向きな点もある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１に示すように、将来は高分子系の発光材料を溶剤に溶かしてインクにし、インクジェット方法で各色を塗り分け、後から溶剤を乾燥させることによって発光材料層を形成する方法が主流になるといわれている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２５０８１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
有機ＥＬディスプレイの基板は非常に高精度、高精細であるため、従来のプリンター技術の延長では所定の画素からのはみ出しが発生したり、インクジェットヘッドが小さく大画面に塗布できないなどの問題があった。そこで、大画面塗布に有効な幅広のインクジェットヘッドを用いることが考えられる。しかし、これは加工精度の問題で精度良くノズル位置を形成することが非常に難しく、大型の加工機が必要となるためインクジェットヘッドのコストが高くなるなどの問題もある。よって、小型でノズル位置が高精度であるインクジェットヘッドを複数個配列させることが提案されている。しかしながら、この方法では一定のノズル配列に対応する基板しか対応することができない。また、１つのインクジェットヘッドを交換するたびに全体を取り外し、高精度に組み立てを行う必要がある。また、複数のインクジェットヘッドを１列に複数個並べて、列毎に傾き等を制御するために、１つ１つのインクジェットヘッドの湾曲等の変形に対応することができないために、塗布精度にばらつきを発生する場合がある。
【０００６】
本発明では、多様な精細度の基板に対応し、高精度で幅広な塗布を可能な複合型のインクジェットヘッド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】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、所定のノズル数とノズル間隔を有するインクジェットヘッドに回転軸と塗布方向にスライドする軸と塗布方向と直行する方向にスライドする軸を所有させ、複数個配列する。対象となる基板の塗布間隔に対応するように、各々のヘッドの回転軸を設定し、さらに継ぎ目がなくなるようにスライド軸を設定することによって、所定の間隔で連続した幅広の塗布を行うことを可能とする。また、高精度な塗布位置を得るために、認識用のＣＣＤカメラによってノズル位置を検出し、加工誤差、組み立て誤差を排除することを特徴とする複合型のインクジェットヘッドを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
複数のノズル口を備えた複数のインクジェットヘッドを、それぞれ個別に水平方向に駆動して、位置合わせが可能となり、高精度の塗布を行うことが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例を、図面に基づいて説明する。
【００１０】
図1に複数のインクジェットヘッドを用いて１つのヘッドに纏めた複合型のインクジェットヘッドを示す。なお部品番号は本図で見える範囲に付したもので、それぞれのインクジェットヘッドには同じ部品が設けてある。ベースプレート１８上には複数のインクジェットヘッド１〜６が設けてある。各インクジェットヘッドは、それぞれノズルプレートに複数の吐出口（ノズル）が１列に設けてある。このインクジェットヘッド１〜６には、それぞれ個別にＸ軸ステージ１５が配置してある。Ｘ軸ステージ１５はベースプレート１８背面に配置された例えばボールねじ方式のアクチュエータと連結されており、それぞれが平行に移動可能となっている（Ｘ軸ステージ用のモータとしては、インクジェットヘッド４用のモータ１６、ヘッド５用のモータ１７が図示してある）。次に、それぞれのＸ軸ステージ１５上に、Ｘ軸ステージ１５と直交して動作するようにＹ軸ステージ１３が配置されている。Ｙ軸ステージ１３はモータ１４で駆動する。さらに、Ｙ軸ステージ１３の上にはθ回転軸１０ａ（図示していないが各Ｙ軸ステージ１３上にそれぞれ設けてある）が配置され、それぞれのモータ７〜１２によって駆動される。即ち、各インクジェットヘッド４は夫々ＸＹθ駆動機構上にヘッド取り付け用の治具４ｂを介して設置（これらも各ヘッド毎に設けてある）される。以上の様な構成によって、各インクジェットヘッド１〜６のノズル列１ａ〜６ａは、同一平面上をそれぞれのインクジェットヘッド１〜６が干渉しない範囲、およびＸ軸、Ｙ軸のストローク内で自由に移動することができる。図１は塗布方向に対して４５度にインクジェットヘッド１〜６を傾け、各インクジェットヘッド間で隙間を生じないように位置決めした状態を示している。なお本実施例では計６個のインクジェットヘッド１〜６を用いているが、本発明では使用するヘッドの数は本実施例に限定されるものではない。
【００１１】
図２には本発明のインクジェットヘッドを設置した塗布装置の概略図を示す。本塗布装置は、ベースとなる架台１９上に門型フレーム２０が設けられている。門型フレーム２０にはＺ軸ステージ２１が設けてあり、これはＺ軸駆動モータ２２でＺ軸方向に移動可能である。このＺ軸ステージ２１上には、複数台の複合型のインクジェットヘッド２３がノズル面を基板に対向し、かつ基板と平行にθ方向に回転可能とするゴニオステージ（図示しない）を備えたヘッドブラケット３０１にそれぞれ取り付けてある。さらに、門型ステージ２０には塗布データの格納と前記塗布データに従いインクジェットヘッド２３に吐出動作命令を発信するインクジェットヘッド制御部３３が設けてある。
【００１２】
門型フレーム２０の脚部の中央、架台１９の上面には、Ｙステージ２７と、Y軸駆動モータ２８が固定されており、このＹステージ２７の上面には、Ｘステージ２５と、Ｘ軸駆動モータ２６が、それらの行程が直交するよう取付けてある。そして、Ｘステージ２５の上面にはθ回転ユニット３０が、さらにθ回転ユニット３０上には吸着テーブル２９が、それぞれ取付けられ、最終的に、吸着テーブル２９上面と架台１９上面とが平行となるよう位置決めされ、取付けられている。
【００１３】
吸着テーブル２９の上面には、微細な吸引穴が複数設けてある。この吸着テーブル２９上面に設けた吸引穴は図示しない真空発生装置と連通されている。このため、塗布対象物である基板３４をテーブル上面に吸着保持することが可能である。また、吸着テーブル２９前側の端面には、インクジェットヘッド２３の目詰り防止並びに目詰り要因排除を目的としたクリーニング装置３１が取付けられている。
【００１４】
上記構成により、吸着ステージ２９上に設置された基板３４の表面とインクジェットヘッド２３本体の吐出口面とが互いに平行を保ちつつ、Ｘ方向、Ｙ方向への吸着テーブル２９を駆動し、且つ、吸着プレート２９上面中心を回転軸としての回転駆動できるようにしてある。また、インクジェットヘッド２３はＺ方向へ駆動できる。
【００１５】
なお、インクジェットヘッド２３を駆動するＺ軸駆動モータ２２の下降ストロークは、少なくともクリーニング装置３１がインクジェットヘッド２３に対して各種クリーニング可能となる距離よりも大きく移動できるように設定してある。
【００１６】
門型フレーム２０の図中右脚部には、塗布材料ボトル３５が上下に垂直移動可能なボトルホルダ３６に取付けられている。このように、上下移動可能なボトルホルダ３６に塗付材料ボトル３５を取り付ける理由は、ボトル内の液面高さを一定に保つことで、塗布ヘッドに一定量の塗布液を供給できるようにしたものである。また、塗布材料ボトル３５近傍に、インクジェットヘッド２３内部流路を洗浄するための洗浄用溶剤を入れた洗浄液ボトル３２が設けられている。これらは、図示しない供給手段によりインクジェットヘッド２３へ供給、適宜、供給切替えを行うことが可能となっている。
【００１７】
塗布装置近傍にはＰＣ（制御装置と言う場合もある）３７が設けてある。ＰＣ３７はインクジェットヘッド制御部３３に接続されており、本塗布装置に付帯する構成機器の駆動制御や状態監視等を行う。
【００１８】
図３には有機ＥＬ基板に塗布する例を示す。有機ＥＬ基板６０は通常、まず、ガラス基板上にパターニングされた透明電極を形成する。そして、透明電極上にＳｉＯ2絶縁層を形成する。次に、発光材料を塗布するバンク６１となる部分のＳｉＯ２絶縁層を取り除く。そして、ＳｉＯ２絶縁膜上にポリイミド膜などを形成して撥水処理を行い形成される。この有機ＥＬ基板６０上のバンク６１に素子の下地となる正孔輸送材料および赤、緑、青の発光材料を塗布する。通常、有機ＥＬ基板は、バンク６１を３個すなわち赤、緑、青の３個を組み合わせて一つの表示素子としフルカラー化している。ここで正孔輸送材料は全てのバンクに塗布し、発光材料は３列おきに塗布を行う。図３の例は全てのバンクに正孔輸送材料を塗布する場合を示す。インクジェットヘッド１〜６の位置は全て位置合わせされた状態となっており、基板を図の上から下に向かって移動させながら塗布を行う。ここで、全てのインクジェットヘッドの角度は前もって、ノズル間隔ｄ×ｃｏｓθ1がノズルピッチｐとなるような角度にθ回転軸を回転させて設定されている。さらに、図３のようにインクジェットヘッド２の左端のノズルがインクジェットヘッド１の右端のノズルで塗布されるバンク列の右隣のバンク列の中心にくる位置、すなわちバンクの間隔pで設置されている。インクジェットヘッド３以降においても同様に左のインクジェットヘッドとバンク列間隔ｐで整列される。また、精度良く塗布するために基板表面とノズル面の間隔は１ｍｍ以下で平行に設置する必要がある。この後の塗布動作は、基板を図３に示す基板の位置から下に一定速度で移動させ、対応するノズルがバンクの上にきた際に射出を行うことによって所定のバンクに材料を命中させる。場合によっては、一つのバンクに複数の塗布を行うこともある。この基板に赤、緑、青の発光材料を塗布する場合は、単一色の列間隔は３×ｄになるが、θ１の値を変えることによって用いるノズルを減らさずに対応することができる。
【００１９】
図４には前記複合型インクジェットヘッドのノズル位置を設定する手順をフローチャートで示したものである。以下に順を追って説明する。
【００２０】
１０２では全軸、即ちインクジェットヘッド１〜６それぞれのθ回転軸、Ｘ軸、Ｙ軸の原点復帰を行う。原点位置は各軸に設けられた射光センサなどを用いて行うことができる。１０３では基準となるマーク（それぞのインクジェットヘッドには２箇所以上の基準マークを設けておく）位置からノズルの姿勢等を確認する。基準マークを設ける代わりに、例えばそれぞれのインクジェットヘッドの両端ノズル位置を認識することによって原点復帰後のノズル列の姿勢を把握することも可能である。基準となるマークの認識方法は例えばＣＣＤカメラによるものが考えられる。ここで、全てのインクジェットヘッドの全ノズルを一つの視野内に収めるのは、ＣＣＤカメラの解像度などの制約があるため、現実にはＣＣＤカメラの視野を高精度で移動させて、ＣＣＤカメラの移動量と画面内の位置によってマークの位置を得る必要がある。
【００２１】
１０４では個別のインクジェットヘッドを移動する際に基準となるθ回転軸の回転中心を求める。回転中心は回転軸を所定の距離で移動させて基準マークの位置の軌跡から求めることができる。１０５では認識した基準マークの座標から演算を行い原点復帰後のそれぞれのインクジェットヘッドの回転角度を求める。１０６では塗布する基板の塗布する列の間隔に合うように、θ回転軸を回転させる。１０７では全てのノズルが等間隔で塗布できる位置にくるように、それぞれのインクジェットヘッドのＸ軸、Ｙ軸を移動させる。１０８では１０３で認識した基準マークを再度認識する。１０９では設定の基準マーク座標と１０８で認識した実際の基準マーク座標の比較を行い、一致していないものがある場合は、１０７に戻り、ずれている量だけ再度、θ回転軸、Ｘ軸、Ｙ軸を移動し再度１０８で認識を行うという工程を繰り返し、必要とするノズル位置精度におさまったら終了する。
【００２２】
図５にはノズル位置の認識方法の例を示す。それぞれのインクジェットヘッドはノズルを下面にしてそれぞれのθ軸、Ｘ軸、Ｙ軸にて自由に移動することができる。ＣＣＤカメラ５２は、Ｘ軸スライド軸５１、Ｙ軸スライド軸５０によって全てのノズルが認識できる範囲で移動する。ここでＸ軸スライド軸５１とＹ軸スライド軸５０は、塗布装置の２５と２７を用いてもよい。この場合は吸着プレート２９の外周にＣＣＤカメラを設置することによってＣＣＤカメラを移動させて、ノズルを認識することができる。なお本実施例では認識手段としてＣＣＤカメラを用いたが、それ以外の検出手段を用いてもよい。
【００２３】
また、ノズルを直接検出する方法ではなく、予めノズルと相対位置の分かっているマークを準備しておき、マークを位置決めすることによって、相対的にノズル位置を所定の場所に移動する方法をとっても良い。また、ノズル塗布動作に用いる基板に複数の射出テスト領域を設けておき、基板に配置されている領域内のバンクの配列に合致したインクジェットヘッドの斜角を決定する。その後、インクジェットヘッドの斜角からθ軸を可変させながら射出テスト領域に液滴を射出する。これを基板の上面側から、検出装置で座標として読み取る。読み取った射出テスト領域に射出した液滴座標データ群から、予め設定したしきい値に近いものの座標データをキャリブレーション補正値として使用することによって、それぞれのノズルを位置決めすることもできる。
【００２４】
図６は回転中心座標の求め方を示したものである。ある基準マークをカメラ視野内に入る範囲で±θ’移動しそれぞれの座標７０、７１、７２を求める。座標７０と７１、７０と７２でそれぞれ垂直２等分線を形成しその交点がインクジェットヘッドの回転中心となる。
【００２５】
以上、一つの基板上に同じ間隔で塗布する際に全てのヘッドを同じ角度に設定する方法を示したが、例えば異なる精細度のパターンが一つの基板上に混在する場合は、基板の場所によってインクジェットヘッドの傾きを変えて塗布しても良い。また、基板を一定方向に移動している際に、インクジェットヘッドの傾きを変えながら射出を行っても良く、この場合、移動方向と平行でないパターンを一つのノズルで描画することも可能である。さらに、１つのインクジェットヘッドに設けられているノズルが必ずしも直線状ではなく、湾曲等がある場合が多く、この湾曲度合いに応じて、各ヘッド毎に回転角（傾き）を変える必要がある場合に本構成とすることで、自由に調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の複合型インクジェットヘッドの概略図。
【図２】本発明の複合型インクジェットヘッドを搭載した塗布装置の概略図。
【図３】本発明の複合型インクジェットヘッドを用いて有機ELディスプレイに塗布を行う例を示した図。
【図４】本発明の複合型インクジェットヘッドのノズル位置決めフローチャート。
【図５】本発明の複合型インクジェットヘッドのノズル位置認識方法の概略図。
【図６】本発明の複合型インクジェットヘッドの単体ヘッドの回転中心の設定方法の概略図。
【符号の説明】
【００２７】
１〜６…インクジェットヘッド、１ａ〜６ａ…ヘッドノズル列、４ｂ…ヘッド取り付け用治具、７〜１２…ヘッド用回転軸モータ、１０a…ヘッド４用転軸軸、１３…ヘッド４用Ｙ軸ステージ、１４…ヘッド４用Ｙ軸ステージモータ、１５…ヘッド４用Ｘ軸ステージ、１６…ヘッド４用Ｘ軸ステージモータ、１７…ヘッド５用Ｘ軸ステージモータ、１８…ベースプレート、１９…袈台、２０…門型ステージ、２１…Ｚ軸ステージ、２２…Ｚ軸駆動モータ、２３…インクジェット本体、２５…Ｘステージ、２７…Ｙステージ、３０…回転ユニット、２９…吸着テーブル、３１…クリーニング装置、３５…発光材料ボトル、３７…制御装置、３２…洗浄液ボトル、６０…有機ELディスプレイ基板、６１…バンク。
【図１】
2006167559.tif 000003
【図２】
2006167559.tif 000004
【図３】
2006167559.tif 000005
【図４】
2006167559.tif 000006
【図５】
2006167559.tif 000007
【図６】
2006167559.tif 000008