(57)【要約】【課題】従来１８００ｍｍや２０００ｍｍといった大型基板の場合、基板の端部をエッジセンサーで粗く認識したり、倍率の低い低倍率アライメントカメラと精密アライメントカメラとの２系統を持つ等、２回にアライメントを分けて実施していた。しかし、この方法によると、アライメントを１回の動作で済ませることができないため、多大な時間や手間、コストがかかり、タクトタイム等生産性が低下する問題があった。【解決手段】基板上に格子状の隔壁を設け、この格子状の隔壁を基板上部にカメラを設置し、このカメラを隔壁の格子パターンの縦方向又は横方向に平行方向に移動させながら、このカメラにより隔壁を観察したところ、このカメラより形成される画像には格子パターンは特定の規則性をもって写しがされた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に格子状に設けられた隔壁と、この隔壁の領域内にインキジェット法で形成されたインキ皮膜とを含んでなる印刷物の製造方法において、
基板をテーブル上に設置し、
このテーブルを移動させながら前記格子状に設けられた隔壁が移動する軌跡を観測する工程を含むことを特徴とする印刷物の製造方法。
【請求項２】
前記観測手段がインキジェット印刷装置に固定された撮影装置であることを特徴とする請求項１に記載の印刷物の製造方法。
【請求項３】
前記隔壁が移動する軌跡から前記基板の回転方向のズレを計算しアライメントすることを特徴とする請求項１に記載の印刷物の製造方法。
【請求項４】
前記基板上にアライメントマークが設けられ、前記テーブルを移動することにより該アライメントマークが、インキジェット印刷装置に固定されたアライメントカメラが認識する位置に到達することを特徴とする請求項１に記載の印刷物の製造方法。
【請求項５】
前記回転方向のズレをアライメントした後、前記基板上のアライメントマークの座標を読み取り、その座標情報に基づいてインキジェット装置の吐出タイミングを制御することを特徴とする請求項１に記載の印刷物の製造方法。
【請求項６】
前記印刷物がカラーフィルターであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
【請求項７】
前記印刷物が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の印刷物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインキジェット印刷装置を用いて製造された印刷物の製造方法に関するものである。この印刷物としてはカラーフィルターが例示でき、このカラーフィルターの着色層をインキ吐出装置を用いて形成する。また、前記印刷物としてエレクトロルミネセンス素子（以下EL素子とする。）も例示でき、この有機発光層をインキジェット印刷装置を用いて形成する。また、この他、電子ペーパー、回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を印刷物として例示することができる。
【背景技術】
【０００２】
例えば、前記カラーフィルターの着色層の形成方法は、従来種々の検討が重ねられており、代表的な方法として、フォトリソグラフィー方式、インキジェット方式などが知られている。フォトリソグラフィー方式によるカラーフィールターパターン形成は、基板全体に各色の感光性樹脂層の塗布膜を形成し、パターン状に露光した後に塗布膜の不要な部分を取りのぞき、残ったパターンを各画素とする。この方法では塗布膜の多くが現像除去されるため、大量の材料が無駄になる。さらに、各画素ごとに露光、現像工程を行うため、工程数が多くなる。このフォトリソグラフィー方式は、カラーフィルターに限らず、エレクトロルミネッセンス素子等、種々の光学素子や電気素子の製造に利用されている。
【０００３】
そして、フォトリソグラフィー方式の上記問題は、基板の大型化に伴い顕著となり、コスト、環境面ともに問題を呈するようになった。この問題を克服する方法として、近年インキジェット方式により光学素子を製造する方式が注目されている。例えば、インキジェット印刷装置よってカラーフィルターを製造する場合には、Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の樹脂組成物をインキとして用い、各色を同時に一度の工程で印刷することができる。このため、顔料等のインキ材料の無駄もほとんど発生せず、また、同時に３色画素の形成工程が短縮されるため、環境負荷の低減と大幅なコストダウンが期待できる。
【０００４】
ところで、従来インキジェット法でカラーフィルターの着色層を形成する場合、インキジェット印刷装置のステージ上にガラス等の基板を置き、インキジェットヘッドを保持したヘッドユニットからインキを基板に直接吐出させる事によってカラー画像を形成する。
印刷物としてカラーフィルターを製造する場合、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）と３色の色が必要になるので、画像形成装置を３台用いて、色毎に塗工するか、３色分を一つのユニットに収めて同時に印刷することとなる。
【０００５】
この際、このように複数の色を精密に印刷するためには、例えば印刷物に対する精密位置合わせ、すなわちアライメントが重要となる。けだし、インキジェット印刷装置で該基板に印刷する際、この基板上には仕切り状の隔壁（ブラックマトリックスやバンクとも呼ばれる。）が既に形成されており、それらの隔壁の中に精密に印刷しなければ混色不良を起こすためである。図２には基板上に２面付けパターンを形成した例を示す。混色を防止するため、従来は例えば第２図（３２，３３）に示すように、基板に予め位置の基準となるマーク（以下、アライメントマークともいう。）を設け、このアライメントマークを用いて位置あわせを行っている（特許文献１、２）。
【０００６】
アライメントマークの位置の認識は通常、アライメントカメラと呼ばれる、ＣＣＤ等の撮像カメラに顕微鏡を取り付けた顕微カメラで画像認識することにより行っている。この時に基板平面と並行になるｘｙ軸を設定し、基板平面と垂直に交わるｚ軸を設定した際、基板がｚ軸と並行な軸を中心に、かつｘｙ平面に並行に基板が回転するよう発生するずれを回転ずれ又は回転誤差といい、２つのアライメントカメラにより測定し修正する方法が知られている。この誤差を測定するために、アライメントマークはアライメントカメラに収まるように基板を設置することが必要となる。
このため、基板のサイズが小さいときは、基板の端部を前当て板や前当てピンといった端部基準部材に押し当てるなどの粗アライメント（以下、プリアライメントという。）を行って、マークがアライメントカメラの画像認識エリアに入るようにしていた。
【特許文献１】特開平１１ー２７１１号公報
【特許文献２】ＷＯ２００３／０３０１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、印刷物として用いる基板が大きくなると、アライメントマークの距離、例えば第２図にてＬにて示した距離が長いため、プリアライメントを行っても精度の維持が困難になる。ほんのわずか基板が傾いてセットされただけでアライメントカメラの画像認識エリア内にアライメントマークが入らなくなってしまうためである。
第６図に２つのアライメントマークを認識してアライメントを行う２点アライメント法の例を示す。図６によると、２つのアライメントマークの間及び２つのアライメントマークカメラの間が長ければ傾き角度の誤差が微小であっても、認識エリア６８，６９内にアライメントマーク６０，６１が収まらなくなる事がわかる。アライメントマークがアライメントカメラに収まらなければ、アライメントが出来ず精度が著しく低下する。
【０００８】
そこで、従来１８００ｍｍや２０００ｍｍといった大型基板の場合、基板の端部をエッジセンサーで粗く認識したり、倍率の低い低倍率アライメントカメラと精密アライメントカメラとの２系統を持つ等、２回にアライメントを分けて実施していた。しかし、この方法によると、アライメントを１回の動作で済ませることができないため、多大な時間や手間、コストがかかり、タクトタイム等生産性が低下する問題があった。
【０００９】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、インキジェット印刷方式で格子状に設けられた隔壁を有する印刷物を製造する製造方法であって、短時間で精度の良いアライメントを実行する印刷物の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ところで本発明者らの検討によると、基板上に格子状の隔壁を設け、この格子状の隔壁を基板上部にカメラを設置し、このカメラを隔壁の格子パターンの縦方向又は横方向に平行方向に移動させながら、このカメラにより隔壁を観察したところ、このカメラより形成される画像には格子パターンは特定の規則性をもって写しだされた。そして、基板の設置が回転誤差によりずれた場合には、画像にはまるで残像の様に周期性パターンが基板の回転誤差によって右に寄っていったり、左に寄っていったりすることを見出した。そこで、この画像データにより基板の回転誤差を修正できることを見出したのである。
【００１１】
本発明は、このような知見を元になされたもので、第１に示す本発明は、基板と、この基板上に格子状に設けられた隔壁と、この隔壁の領域内にインキジェット法で形成されたインキ皮膜とを含んでなる印刷物の製造方法において、
基板をテーブル上に設置し、このテーブルを移動させながら前記格子状に設けられた隔壁が移動する軌跡を観測する工程を含むことを特徴とする印刷物の製造方法である。
第２の発明は、上記において前記観測手段がインキジェット印刷装置に固定された撮影装置であることを特徴とする印刷物の製造方法である。
第３の発明は、上記において前記隔壁が移動する軌跡から前記基板の回転方向のズレを計算しアライメントすることを特徴とする印刷物の製造方法である。
第４の発明は、上記において前記基板上にアライメントマークが設けられ、前記テーブルを移動することにより該アライメントマークが、インキジェット印刷装置に固定されたアライメントカメラが認識する位置に到達することを特徴とする印刷物の製造方法である。
第５の発明は、上記において前記回転方向のズレをアライメントした後、前記基板上のアライメントマークの座標を読み取り、その座標情報に基づいてインキジェット装置の吐出タイミングを制御することを特徴とする印刷物の製造方法である。
第６の発明は、上記において前記印刷物がカラーフィルターであることを特徴とする印刷物の製造方法である。
第７の発明は、上記において前記印刷物が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする印刷物の製造方法である。
第８の発明は、基板と、この基板上に格子状に設けられた隔壁と、この隔壁の領域内にインキジェット法で形成されたインキ皮膜とを含んでなる印刷物の製造方法における印刷物の位置の修正方法において、基板をテーブル上に設置し、このテーブルを移動させながら前記格子状に設けられた隔壁が移動する軌跡を観測する工程を含むことを特徴とする印刷物の位置の修正方法である。
【発明の効果】
【００１２】
第１に示す本発明は、基板と、この基板上に格子状に設けられた隔壁と、この隔壁の領域内にインキジェット法で形成されたインキ皮膜とを含んでなる印刷物の製造方法において、基板をテーブル上に設置し、このテーブルを移動させながら前記格子状に設けられた隔壁が移動する軌跡を観測する工程を含むことを特徴とする印刷物の製造方法である。
つまり、上記印刷物を上記テーブルにセットした後に、印刷物のアライメントを行う際、上記印刷物を上記ステージの移動で、アライメントカメラが上記印刷物上のアライメントマークを認識できるアライメントポジションに搬送されるまでの間、上記アライメントカメラの他に、上記記録媒体上に予め形成されている隔壁の格子状形成物の状況を観察するマトリックス観察カメラにて上記搬送中のブラックマトリックス等の搬送時の軌跡を追うのである。
【００１３】
このカメラで撮影した搬送中の隔壁の画像の軌跡から搬送方向の回転誤差等を測定し、この誤差をテーブルの微動で修正したり、又はテーブルを微動させて、アライメントマークを所定のアライメントカメラ検出エリアに導く事によって特別なプリアライメントを省く事を特徴としている。これにより、従来必要で合ったプリアライメント工程が削減され、時間を大幅に短縮し、生産性を向上させる事が可能となる。
次に第２の発明は、上記において前記観測手段がインキジェット印刷装置に固定された撮影装置であることを特徴とする請求項１に記載の印刷物の製造方法である。撮影装置が固定されているので精度よく回転誤差を測定することができる。
第３の発明は、上記において前記隔壁が移動する軌跡から前記基板の回転方向のズレを計算しアライメントすることを特徴とする印刷物の製造方法である。上記測定手段により回転誤差が画像として表現されることから、この画像に表示される左右のパターンのズレの位置及びズレの速度から回転誤差となる角度を算出し、この誤差分だけ基板を載せたステージを回転させるか基板をインキジェット印刷装置に対して回転させることにより修正できた。
【００１４】
第４の発明は、上記において前記基板上にアライメントマークが設けられ、前記テーブルを移動することにより該アライメントマークが、インキジェット印刷装置に固定されたアライメントカメラが認識する位置に到達することを特徴とする印刷物の製造方法である。この発明によりアライメントカメラが、基板上のアライメントマークの位置に到達するまでの間に該アライメントカメラにより基板の回転誤差を測定、修正することができるため、従来２度行っていたアライメントを一度で精度よく行うことが可能となった。
第５の発明は、上記において前記回転方向のズレをアライメントした後、前記基板上のアライメントマークの座標を読み取り、その座標情報に基づいてインキジェット装置の吐出タイミングを制御することを特徴とする印刷物の製造方法である。この発明により、回転誤差以外の基板の誤差をアライメントカメラで測定し、これを修正することによりさらに高精度な印刷が可能となった。第６の発明は、上記において前記印刷物がカラーフィルターであることを特徴とする印刷物の製造方法である。第７の発明は、上記において前記印刷物が有機エレクトロルミネッセンス素子であることを特徴とする印刷物の製造方法である。第８の発明は、上記方法を印刷物の位置の修正方法としてとらえたものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下より本発明の最良の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
本発明の印刷物は、少なくとも基板と、基板上に格子状に設けられた隔壁と、この隔壁の領域内にインキジェット法で形成されたインキ皮膜を含むものである。印刷物の一例として、カラーフィルター、EL素子、電子ペーパー、回路基板、薄膜トランジスタ、マイクロレンズ、バイオチップ等を挙げることができる。基板に用いる素材は印刷物により異なるが、印刷物としてカラーフィルターや有機EL素子などを製造する場合、硝子基板やプラスチックフィールム等を用いることができる。
【００１６】
印刷物の隔壁は、樹脂、金属などにより形成することができる。隔壁を形成する方法は隔壁の組成物により異なるが、樹脂を用いる場合は一般的にフォトリソグラフィー法、印刷法、インキジェット法で形成することができ、金属を用いる場合はスパッタリング、蒸着、イオンプレーティング法、めっき法等により形成することができる。また、隔壁は上記の方法に限定されず公知の方法により形成することができる。印刷物としてカラーフィルターを形成する場合、隔壁は黒色顔料を含有する樹脂を用いて形成することが好ましい。隔壁はブラックマトリクス、仕切り、バンクとも称される。
【００１７】
本発明の隔壁は基板上に「格子状」に形成することを特徴とするが、「格子状」とは複数の平行線と、この線と垂直に交差する複数の平行線からなるもの（いわゆるマトリクス形状）に限定されるものではなく、第１の方向に沿って繰り返し形成された複数のパターンと、第１の方向に垂直な第２の方向に沿って繰り返し形成された複数のパターンからなる形状も含むものとする。後者の一例として図７に隔壁パターンの形状を示す。
本発明の方法に用いるインキジェット印刷装置は、基板を搭載する水平なステージを有する。ステージは吸着板、チャック、フラットベットテーブル等とも称される。
【００１８】
第２図に、カラーフィルター用の基板及びこの基板上に設けられた隔壁がＡ、Ｂとして形成された２面付けされた基板を示す。この基板はインキジェット印刷装置のステージに搭載されている。隔壁Ａ，Ｂは模式的に一部のみ記載しているが、実際は基板全面に隔壁が形成されている。この基板にはアライメントマークが３２と３３に２カ所設けられている。本例では、インキジェットヘッド及びアライメントカメラはインキジェット印刷装置に固定され、ステージ上の基板がインキジェット印刷装置に対し搬送される。なお、ステージ上の基板を固定し、インキジェットヘッドやアライメントカメラが搬送されるものとすることも可能である。尚、図２において基板が搬送される方向３１は図面に対して上下方向である。
【００１９】
第１図は、本発明の実施で使用することができるインキジェット印刷装置の略式斜視図である。第２図で示した基板は基板１として搬送方向２１を合わせて吸着ステージ５上に真空吸着で保持してある。
尚吸着ステージ５は精密搬送ステージ７上を静圧空気軸受け等により搬送方向２１方向（この方向をｙ方向とする。）に精密搬送される。搬送位置は１μｍの分解能で検出する事が出来る。
更にインキジェットヘッド１１を複数使用して、予め精密整列させたインキジェットヘッドユニット１２は、ガントリーステージ８としてガントリー（門型フレーム）１０上を方向２２（この方向をｘ方向と呼ぶ）に精密搬送される。
また、インキジェットヘッドは定期的なメンテナンスが必要である。このメンテナンスを怠ると不吐出やノズル詰まり等を引き起こしてしまう。そこで、そういった不具合を未然に防ぐため、本例ではメンテナンスステーションの各メンテナンスユニット１３〜１６はレール１７上を２３方向に移動する事によって各種メンテナンスをインキジェットヘッドに実施する。
【００２０】
例えばメンテナンスユニット１３はノズル乾燥を防止する空吐出エリア、メンテナンスユニット１４はインキジェットヘッド内のエアー等を吸い出す吸引エリア、メンテナンスユニット１５は像粘インキ等をインキジェットヘッドから押し出す加圧エリア、メンテナンスユニット１６はインキジェットのノズル洗浄エリアとすることができる。
また、吸着ステージ５にも端部に空吐出エリア６を設けてあり、基本的にノズル抜けなど不具合の出ない状態に絶えず保っている。
さて、第１図で図示していない基板ローダから基板１を吸着ステージ５にセットした後に、第２図の３２，３３で示したアライメントマークを、アライメントカメラ２，４にてマーク認識出来るよう。搬送方向２１方向（Ｙ方向）に搬送をする。
カラーフィルターの場合、基板上に予め形成されているブラックマトリックスは通常パターン形状を形成する。例えば代表的なものとして、第７図の７−１にて示したストライプパターンと、第８図の８−１にて示したセルパターンを示す。この他、格子状の形状のパターンとすることもできる。
【００２１】
そして基板上部より隔壁の画像を撮影しながら、隔壁のパターンと並行となるよう基板を搬送すると、撮影した画像には基板の回転誤差に応じて搬送方向に垂直に移動する周期性の残像パターンが生じる。第１図のマトリックス観察カメラ３にて基板上の隔壁を観察すると、基板の傾き（回転誤差）が認識出来る。画像に生じる残像パターンは、周期的に右に寄っていったり左に寄っていったりするので高度な画像認識能力は必要としない。ただし、基板搬送速度が速すぎると、瞬時には正確な傾き量の認識が出来ない。
このようにして捉えた残像パターンの周期的に生じる速度（単位時間当たりに残像パターンの周期的移動が繰り返される回数又は残像パターンの画像上の移動速度などにより測定される。）に応じて、残像パターンの基板をアライメントポジションに搬送するまでの搬送時間で基板の回転（高剥き）を補正してプリアライメントを実施する事が出来るのである。
【００２２】
例えば第７図では７ー２の縦方向の規則パターンが７６の方向にずれている事がそのパターンの搬送時の移動によりわかるので（もしも正像で基板が第７図の紙面に対して上側に移動するのであれば、このパターンは右にずれていく）、基板のズレに応じて吸着板を回転させれば良い。
第８図の８ー２も同じでこれも基板のズレに応じて搬送中に微動回転をし、アライメントカメラ２，４にてアライメントマークが認識できるアライメントポジションに基板の搬送が完了したときは例えば第３図の３ー１，３ー２の様にアライメントカメラの認識エリア内にマークを入れ込む事が出来る。
【００２３】
そして、インキジェット印刷装置でのアライメントは露光機などと違って、基板の平行が出ていれば、その基板の座標がわかれば、塗工開始位置や各色の塗工ピッチ等を決める事が出来る。従って、この例では例えば第４図の４ー１，４ー２にあるように、２つのマークの平行だしを更に吸着板の回転によって精密アライメントを実施する。
そして、第５図で示したように、アライメントマークの中で１つだけ決めた基準マークの座標（ｘ１，ｙ１）を読み込む事によって、例えばｘ１座標カラーインキジェットユニットを移動させて塗工させるときのガントリーステージの搬送位置を補正し、座標ｙ１からは、インキジェットヘッドから吐出させる信号同期のタイミングを調整することによって塗工位置が確定する。
【００２４】
発明者らは約１ｍのガラス基板に太さ１００μｍの十字パターンマーク（マーク高さは３００μｍになる）をアライメントマークとして、４倍の光学系とＮＴＳＣ信号規格の１／２インチＣＣＤとの組み合わせで、レンジ３μｍ以内のアライメント精度を本特許の画像形成装置にて実現した。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】インキジェット印刷装置
【図２】カラーフィルター基板の例
【図３】アライメントマークとアライメントカメラの画像認識エリア
【図４】アライメントマークとアライメントカメラの画像認識エリア
【図５】アライメントマークとアライメントカメラの画像認識エリア
【図６】アライメントマークとアライメントカメラの画像認識エリア
【図７】基板上に設けられた格子状に設けられた隔壁の例
【図８】基板上に設けられた格子状に設けられた隔壁の例
【符号の説明】
【００２６】
１  …  基板（記録媒体）
２  …  アライメントカメラ（基準マーク用）
３  …  アライメントカメラ（平行出し用）
４  …  アライメントカメラ（マトリックス観察用）
５  …  吸着ステージ
６  …  空吐出エリア（フラッシングボックス）
７  …  搬送系本体（精密搬送ステージ）
８、９  …  ガントリーステージ
１０  …  ガントリー（門型フレーム）
１１  …  インキジェットヘッド
１２  …  インキジェットヘッドユニット
１３  …  メンテナンスユニット  ：  空吐出エリア
１４  …  メンテナンスユニット  ：  吸引エリア
１５  …  メンテナンスユニット  ：  加圧エリア
１６  …  メンテナンスユニット  ：  ノズル洗浄エリア
１７  …  メンテナンスステーションの移動用レール
２０  …  基板のストライプ方向（マトリックスの長辺方向）
２１  …  基板搬送方向  Ｙ方向
２２  …  インキジェットヘッドユニット搬送方向  Ｘ方向
２３  …  メンテナンスステーション移動方向
２４  …  インキジェット塗工時の基板搬送方向  Ｙ方向  ２１と同じ
３０  …  基板
３１  …  基板の搬送方向
３２  …  アライメントマーク（座標の基準側マーク）
３３  …  アライメントマーク（平行出しようマーク）
３４  …  傾きの補正方向
３７  …  面付けＡ
３８  …  面付けＢ
Ｌ    …  アライメント間距離
４０，４１  …  プリアライメント後のアライメントカメラ認識アライメントマーク
４０‘、４１’  …  平行出し後のアライメントカメラ認識アライメントマーク
５０  …  アライメント実施後の基準マーク
５１  …  マークの中心（読み込み座標）
６２，６３  …  本来のマーク位置
６０，６１  …  回転によってアライメントエリアからはみ出てしまったマーク
６８，６９  …  アライメントエリア（画像認識エリア）
７０  …  ストライプパターン
７１  …  パターンの突起部（ブラックマトリックスのＴＦＴ遮光部）
７２、８２  …  基板のＹ軸方向
７５、８５  …  修正すべきＹ軸方向
７６、８６  …  基板の傾き
８０，８１  …  セルパターン
【図１】
2007199568.tif 000003
【図２】
2007199568.tif 000004
【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】
2007199568.tif 000009
【図８】
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