JP2006289322A - Composite type ink jet head - Google Patents
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Abstract
Description
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に用いる複合型インクジェットヘッドに関する。 The present invention relates to a composite ink jet head used in a flat panel display manufacturing apparatus and an electronic circuit pattern forming apparatus.
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。蒸着方法で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、量産に不向きな特徴もある。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言われている。 For example, in the manufacturing process of an organic EL display which is a kind of flat panel display, it is often formed by a vapor deposition method using a low molecular weight light emitting material. In order to form a display by the vapor deposition method, it is necessary to partition each light emitting material of red, green, and blue using a shadow mask. However, since the shadow mask is linearly expanded by radiant heat from the vapor deposition source during vapor deposition, there is a problem that if the screen is enlarged, it will protrude from a predetermined position, and it is said that it is difficult to increase the size of the substrate. . In addition, the entire process is performed in a vacuum, the throughput is small, and the vapor deposition method has characteristics that are unsuitable for mass production such as poor material use efficiency. Thus, for example, as shown in Patent Document 1, in the future, a method of forming a light emitting material layer by dissolving a polymer light emitting material in a solvent to make ink, separately applying each color by an inkjet method, and then drying the solvent Is said to become mainstream.
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、インクジェットプリン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、幅広のインクジェットヘッドを形成することが考えられるが、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、一つのインクジェットヘッドを交換する度に全体を取り外し、高精度に組み立てを行う必要がある。 Since the substrate of the organic EL display has very high precision and high definition, the extension of the conventional printer technology has caused problems such as the protrusion from a predetermined pixel and the inkjet print head being too small to be applied to a large screen. It was. Therefore, it is conceivable to form a wide inkjet head, but this is a problem of processing accuracy, and it is very difficult to form the nozzle position with high accuracy, and a large processing machine is required, so the cost of the inkjet head is high. There are also problems such as becoming. Therefore, it has been proposed to arrange a plurality of ink jet heads that are small and have high precision nozzle positions. However, in this method, only a substrate corresponding to a fixed nozzle arrangement can be handled, and it is necessary to remove the entire substrate every time one inkjet head is replaced and to assemble with high accuracy.
本発明では、多様な解像度の基板に対応し、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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a composite ink jet head that can be applied to substrates of various resolutions and can be applied with high accuracy and wide application.
上記目的を達成するために、本発明の複合型インクジェットヘッドは、基板面の水平方向に対して所定の回転角度で回転可能な回転軸に腕を設け、前記腕を挟んで複数のインクジェットヘッドを直線状に配置してブラケットに固定したものを2つ設け、少なくとも一方のブラケットが前記腕の長手方向にスライド可能に構成したことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the composite ink jet head of the present invention is provided with an arm on a rotation shaft that can rotate at a predetermined rotation angle with respect to the horizontal direction of the substrate surface, and a plurality of ink jet heads sandwiching the arm. Two linearly arranged and fixed to the brackets are provided, and at least one of the brackets is configured to be slidable in the longitudinal direction of the arm.
これにより、回転軸の腕の1方側に、複数のインクジェットヘッドを所定間隔を開けてノズルが直線状になるように配置し、他方側に前記一方側の間隔を埋める形で複数のインクジェットヘッドを配置できるために、基板に設けられるバンクの幅が変化しても、広い範囲に高精度にインクを塗布することが可能となる。 As a result, a plurality of inkjet heads are arranged on one side of the arm of the rotating shaft so that the nozzles are linear with a predetermined interval, and the one side is filled on the other side. Therefore, even if the width of the bank provided on the substrate changes, it is possible to apply ink with high accuracy over a wide range.
以下、本発明の一実施形態を、図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1には本発明の複合型インクジェットヘッド1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上には複数のインクジェットヘッド23a〜fをノズル面が基板に対向し、かつ平行に、φ方向に回転する回転軸70から水平方向に延伸した腕300に、腕300を挟む形で2つのヘッドブラケット100、200を介して取り付けてある。複数のインクジェットヘッドを設けたブラケット100で直列配置ヘッドユニット1を、同じく複数のインクジェットヘッド1を設けたブラケット200で直列配置ヘッドユニット2を構成している。さらに、門型ステージ20には塗布データの格納と、塗布データに従い各インクジェットヘッド23a〜f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。
FIG. 1 shows a schematic view of a coating apparatus provided with the composite type ink jet head 1 of the present invention. In this coating apparatus, a
門型ステージ20の両脚部の中央、架台19の上面には、Yステージ27と、Y軸駆動モータ28が固定されている。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、Yステージ27に対して直交する方向に取付けてある。そして、Xステージ25の上面にはθ回転ユニット30が設けてある。さらにθ回転ユニット30上には吸着テーブル29が取付けられている。最終的に、吸着テーブル29上面と架台19上面とが略平行となるよう位置決めされ、取付けられている。
A Y stage 27 and a Y-
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。この真空発生装置から供給された負圧により、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、各インクジェットヘッド23a〜fの目詰り防止なら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。
A plurality of fine suction holes are provided on the upper surface of the suction table 29. The suction hole provided on the upper surface of the suction table 29 communicates with a vacuum generator (not shown). The
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23a〜f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、各インクジェットヘッド23a〜fはZ軸駆動モータ22によりZ方向へ駆動できる。
With the above configuration, the suction table 29 is driven in the X direction and the Y direction while the surface of the
なお、本発明のインクジェットヘッド23a〜f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23a〜f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。
The descending stroke of the Z-
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。また、塗布材料ボトル35近傍に、インクジェットヘッド23a〜f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23a〜fへ供給、適宜、供給切替えを行うことが可能となっている。
A coating material bottle 35 is attached to a
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では、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。 A PC (sometimes referred to as a control device) 37 is provided in the vicinity of the coating device. The PC 37 performs drive control, state monitoring, and the like of component devices attached to the coating apparatus.
図2に本発明による複合型のインクジェットヘッド部の一例の詳細を示す。インクジェットヘッド23a〜c又はインクジェットヘッド23d〜fを、それぞれのノズル列111〜113、ノズル列211〜213が直線となるように配列し、ブラケット100及びブラケット200に固定して、それぞれ直列配置ヘッドユニット1,2を構成している。各ブラケット100、200は回転軸70に設けた腕300に取り付けてある。インクジェットノズルは構造上の理由でノズル列幅よりもヘッドの外形の幅が広いため、一直線上にインクジェットヘッドのノズルを配列した場合、ノズル間隔に不連続な広い隙間ができてしまう。そのため本実施例のように、腕300の両側にそれぞれのブラケットを取り付け、一方のブラケット200に取り付けたインクジェットヘッド23d〜23fの間隔部分を補うように他方のブラケット100に設けたインクジェットヘッド23a〜cを配置した構成としてある。このブラケットの少なくとも一方側にはリニアアクチュエータ10を設けておき、腕300の延伸方向に移動可能にしてある。本図ではブラケット100が移動できるようにリニアアクチュエータ10を設け、ブラケット200は固定した構成としているが、ブラケット200が移動できるようにしてもよく、両方のブラケットが移動できるようにしても良い。また、ブラケット200は設けず直接腕300に固定する構成としても良い。
FIG. 2 shows details of an example of a composite type ink jet head unit according to the present invention. The inkjet heads 23a to 23c or the
また、ヘッド全体はノズル平面に直交する軸で回転する回転軸70を、図示していないアクチュエータにて、塗布方向Yとの角度を可変できることによって、X方向の印刷解像度を連続的に変更することができる。Z軸ステージ21とモータ22により、複合型インクジェットヘッドをZ軸方向にスライドすることによってノズルと印刷対象面の距離を変更することができる。
In addition, the print resolution in the X direction can be continuously changed by changing the angle of the
図3に本発明の複合型インクジェットヘッドのヘッド配列の実施例を示す。本実施形態に用いているそれぞれのインクジェットヘッド23a〜23dは、ノズルが間隔d=0.2mmにて128個、直線配列されている。このインクジェットヘッドを3個直列に配列し、ブラケット100又は200に固定して直列配置ヘッドユニット1,2を構成する。ここで、隣り合うインクジェットヘッドのノズル列の間隔Dは(L+2d)即ち、25.8mmとする。そして、ブラケット100で構成される直列配置ヘッドユニット1の不連続部分Dを補うようにブラケット200で構成される直列は位置ヘッドユニット2を配置した。すなわち、一方のインクジェット23aのノズル111の端部ノズルと、他方のインクジェットヘッド23dのノズル211の端部との距離d’が0.2mmとなるように配置した。これにより、塗布方向に直交する方向においてノズル111からノズル213まで、ノズル列が連続的に整列し、幅広で高精度の描画が可能となる。
FIG. 3 shows an embodiment of the head arrangement of the composite ink jet head of the present invention. In each of the
また、回転軸70を回転させ図中のX方向軸に対して、ノズル列軸をφ傾けることによって、X方向の描画解像度を細かくすることが可能である。このとき、ブラケット100をブラケット200に対してノズル配列方向の任意の位置にスライド移動させることによって、6つのインクジェットヘッド23a〜23fの全ノズルで連続的に描画することが可能である。これは、ブラケット100側とブラケット200側のノズルの位置が腕300等を含めた厚み分のずれがあるために、回転時には、スライド補正が必要となるものである。
Further, by rotating the
なお、図示していないが、ノズルを撮像するカメラを架台19側に設けておき、このカメラでノズルを撮像し、その結果を制御装置37で処理して、位置を認識し、ヘッド全体を回転移動する回転軸70の回転量と直列配置ヘッドユニット1を構成するブラケット100をスライド移動するためのリニアアクチュエータ10の移動量を求めることによって位置決めすることもできる。
Although not shown, a camera for imaging the nozzle is provided on the
図4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、ガラス基板上にパターニングされた透明電極を形成し、その上にSiO2絶縁層を形成し、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61に塗布し、発光材料は3列おきに塗布を行う。
FIG. 4 shows an example of application to an organic EL substrate. The
図4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。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、ヘッドの角度は前もって、ノズル間隔d×cosφ1がノズルピッチpとなるような角度に回転軸70を設定しておく。さらに図4に示すように、ヘッド23dの左端のノズルがヘッド23a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60の間隔pとなるように設置する。
The example of FIG. 4 shows a case where a hole transport material is applied to all banks. Coating is performed while moving the substrate from the top to the bottom of the figure. Here, the
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60を図4に示す基板の位置から下に一定速度で移動させ、対応するノズルが所定の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60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、φ1の値を変えることによって用いるノズルを減らさずに塗布間隔を変更することができる。
In addition, in order to apply with high accuracy, the distance between the substrate surface and the nozzle surface must be 1 mm or less and placed in parallel. In the subsequent coating operation, the
1…複合型インクジェットヘッド、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、23a〜23f…インクジェットヘッド、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…ヘッドクリーニング装置、34…基板、35…発光材料ボトル、37…制御装置、32…洗浄液ボトル、111〜113…ノズル列、211〜223…ノズル列、100…ブラケット、200…ブラケット、10…スライド軸、70…回転軸、11…ノズル、60…有機ELディスプレイ基板、61…バンク。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Composite-type inkjet head, 19 ... Stand, 20 ... Portal stage, 21 ... Z-axis stage, 22 ... Z-axis drive motor, 23a-23f ... Inkjet head, 25 ... X stage, 27 ... Y stage, 30 ... Rotating unit, 29 ... suction table, 31 ... head cleaning device, 34 ... substrate, 35 ... luminescent material bottle, 37 ... control device, 32 ... cleaning liquid bottle, 111-113 ... nozzle row, 211-223 ... nozzle row, 100 ... Bracket, 200 ... bracket, 10 ... slide shaft, 70 ... rotating shaft, 11 ... nozzle, 60 ... organic EL display substrate, 61 ... bank.
Claims (4)
複数のインクジェットヘッドを直線状に配置して固定したブラケットを2つ備え、基板面の水平方向に対して所定の回転角度で回転可能な回転軸に腕を設け、前記腕を挟んで2つの前記ブラケットを取り付け、少なくとも一方のブラケットが前記腕の長手方向にスライド可能に構成したことを特徴とする複合型インクジェットヘッド。 In a composite inkjet head configured by combining a plurality of inkjet heads with an inkjet head in which a plurality of nozzles are arranged on a straight line at the same interval,
There are provided two brackets in which a plurality of inkjet heads are linearly arranged and fixed, an arm is provided on a rotation shaft that can be rotated at a predetermined rotation angle with respect to the horizontal direction of the substrate surface, and the two above-mentioned A composite type ink jet head, wherein a bracket is attached and at least one of the brackets is slidable in the longitudinal direction of the arm.
前記回転軸に設けた腕が基板の移動方向に対して直角方向の場合、前記腕に設けた一方側のインクジェットヘッドのノズル列に対して、他方側に設けたインクジェットヘッドのノズル列が基板の移動方向に対して直角方向に連続するようにインクジェットヘッドを配置したこと特徴とする複合型インクジェットヘッド。 The composite inkjet head according to claim 1,
When the arm provided on the rotating shaft is perpendicular to the moving direction of the substrate, the nozzle row of the inkjet head provided on the other side of the nozzle row of the inkjet head provided on the one side of the substrate is A composite ink jet head, wherein the ink jet head is arranged so as to be continuous in a direction perpendicular to the moving direction.
前記ブラケットに固定したインクジェットヘッドの間隔はノズル間隔の整数倍になるように位置決めして固定することを特徴とする複合型インクジェットヘッド。 The composite inkjet head according to claim 1,
A composite ink jet head, wherein the ink jet head fixed to the bracket is positioned and fixed so that an interval between the ink jet heads is an integral multiple of a nozzle interval.
2. The composite ink-jet head according to claim 1, wherein the position of the nozzle is recognized by a camera, and the amount of rotation of a rotary shaft for rotating the entire head and the movement of the bracket according to the interval between banks provided on the substrate. A composite type ink jet head characterized in that an ink jet head is positioned by obtaining an amount.
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---|---|---|---|---|
JP2008201018A (en) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Toppan Printing Co Ltd | Alignment apparatus for ink-jet head |
JP2011514853A (en) * | 2008-02-22 | 2011-05-12 | セラドロ | Device for mounting the print head |
JP2011165656A (en) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Droplet dispensing apparatus, and method of applying luminescent substance for organic electroluminescent element |
JP2014050816A (en) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Panasonic Corp | Line head and ink jet device |
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