JP2007152316A - インクジェット塗布装置及びインクジェット塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インクの使用効率を向上させつつ基板上に塗布されたインクと溶媒の乾燥時間を均一化して乾燥ムラが発生することを防止するとともに、塗布処理時間を短縮し装置の小型化を図ることができるインクジェット塗布装置及びインクジェット塗布方法を提供する。
【解決手段】ノズル面３６に配設されたインクを塗布する複数のインク吐出用ノズル３７と、インク吐出用ノズル３７とは別の領域においてノズル面３６に配設され、溶媒を塗布する複数の溶媒吐出用ノズル３８と、インク吐出用ノズル３７からインクを吐出するインク吐出手段３２ａと、溶媒吐出用ノズル３８から溶媒を吐出する溶媒吐出手段３２ｂとを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、電子デバイスの製造の際に用いられるインクジェット塗布装置及びインクジェット塗布方法に関する。

液晶パネル若しくは有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）パネルを用いた表示装置等の電子デバイスの製造工程においては、表示装置の発光層やカラーフィルタ層等のように微細なパターニングを行う場合に、インクに有機溶媒を含む塗布液の液滴をインクジェットヘッドに設けられたノズルから基板表面上に噴射して塗布し、乾燥させて機能層やレジスト層等の膜を形成させることが行われている。

すなわち、インクジェット法により基板表面上に膜を形成させるときには、このインクジェットヘッドのノズルが基板表面を走査するように、インクジェットヘッドと基板のいずれか一方又は両方を相対的に移動させることにより、基板上の所定領域に液滴を噴射して塗布している。

ここで、基板上に塗布される液滴は、基板上において画素によって構成され発光するパネルエリアにあっては、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色のインクである。また、基板上においてパネルエリア以外の領域であるダミーエリアには、例えば、画素に対して使用するインク、或いは、インクに含まれる溶媒である。

これら液滴を塗布した後の乾燥の仕方によってはパネルエリア、ダミーエリアにおいて乾燥のスピードが異なるため、液滴が塗布された基板上の領域において均一に乾燥しない場合がある。その結果、乾燥ムラの発生、塗布物の形状、厚みが一様にならず、基板全域で均一に明るさを表示することができない等、電子デバイスの製造に悪影響を及ぼす状態が生じる。

このような状態が発生することを防止するために、下記特許文献１には隣接の行配置画素群と液滴量平均値に差異があっても表示装置を観る人は筋ムラとして認識されにくいインクジェット塗布装置が開示されている。そして、この装置におけるインクと溶剤を吐出するためのインクジェットヘッドは、独立したインク用インクジェットヘッド及び溶剤用インクジェットヘッドから構成されている。
特開２００５−９３０９９号公報

しかしながら、上記特許文献１で開示されている装置の場合は、インクと溶媒とが別個独立のインクジェットヘッドから塗布されるため、インクジェットヘッドの数が増えるとともに、インクジェットヘッドが基板上を移動する距離も長くなる。従って、インクジェットヘッドの維持管理の煩雑さや設備のコストアップにつながり、また、インク、溶媒の塗布に時間が掛かり、装置全体の大きさも大きくなる。

さらに、ダミーエリアにパネルエリアに塗布するインクを塗布すると、インクの使用量が増える一方で、ダミーエリアに塗布されたインクは発光に関係しないため無駄となってしまい、インクの使用効率が悪くなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、インクの使用効率を向上させつつ基板上に塗布されたインクと溶媒の乾燥時間を均一化して乾燥ムラが発生することを防止するとともに、塗布処理時間を短縮し装置の小型化を図ることができるインクジェット塗布装置及びインクジェット塗布方法を提供することである。

本発明の実施の形態に係る第１の特徴は、インクジェット塗布装置において、ノズル面に配設されたインクを塗布する複数のインク吐出用ノズルと、インク吐出用ノズルとは別の領域においてノズル面に配設され、溶媒を塗布する複数の溶媒吐出用ノズルと、インク吐出用ノズルからインクを吐出するインク吐出手段と、溶媒吐出用ノズルから溶媒を吐出する溶媒吐出手段とを備える。

本発明の実施の形態に係る第２の特徴は、インクジェット塗布方法において、基板表面上のパネルエリアにインクを塗布し、基板表面上であってパネルエリア以外のダミーエリアに溶媒を同時に塗布する工程と、パネルエリアに塗布されたインク及びダミーエリアに塗布された溶媒とを乾燥させる工程とを備える。

本発明によれば、インクの使用効率を向上させつつ基板上に塗布されたインクと溶媒の乾燥時間を均一化して乾燥ムラが発生することを防止するとともに、塗布処理時間を短縮し装置の小型化を図ることができるインクジェット塗布装置及びインクジェット塗布方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット塗布装置１は、インクジェット塗布を行う作業面を有するベース２と、ノズルからインク及び溶媒の液滴を噴射するインクジェットヘッドを用いて基板Ｓにインク及び溶媒を塗布する塗布部３と、インクジェットヘッドのノズルの乾燥を防止するとともに常に安定してインクや溶媒の液滴を噴射する状態にノズルを維持するメンテナンスエリア４とを備えている。

塗布部３は、ベース２上に設けられ、インク及び溶媒を塗布する基板Ｓを保持するステージ３１がほぼ水平に配置されている。このステージ３１は、前記ベース２の上面に設けられたＸテーブル３１ａ、Ｙテーブル３１ｂ、θテーブル３１ｃによって水平面内を水平方向に移動、或いは、垂直方向を回転軸として回動可能に支持されている。

このステージ３１を跨ぐように、門型の支持体５ａ、５ｂがベース２の上面からほぼ垂直に立設されている。さらにこの支持体５ａ、５ｂは連結部材５ｃによって連結されている。連結部材５ｃには、メンテナンスエリア４が取り付けられており、連結部材５ｃ内に設けられた図示しない駆動部により（−Ｙ）−（Ｙ）方向及び（−Ｚ）−（Ｚ）方向に移動可能とされている。

ステージ３１の直上にはインク吐出手段３２ａと溶媒吐出手段３２ｂから構成される吐出手段３２が設けられている。支持体５ａにはインクジェットヘッド駆動装置３３が取り付けられており、垂直方向に移動可能にされている。このインクジェットヘッド駆動装置３３の下端部に、インクジェットヘッド３４が設けられている。さらにこのインクジェットヘッド３４の下端部には、インク及び溶媒の液滴を噴射するノズルが設けられたノズルプレート３５が、ステージ３１に向けて取り付けられている。

インクジェットヘッド３４にインク及び溶媒を供給するために、複数のインク供給タンク６と溶媒供給タンク７が設けられ、配管８ａ、８ｂを介してそれぞれインク吐出手段３２ａと溶媒吐出手段３２ｂと接続されている。

これらのインク供給タンク６には、例えば、液晶ディスプレイパネルのカラーフィルタの着色膜や有機ＥＬパネルの発光膜を当該インクジェット塗布装置１によって形成する場合には、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ３色のそれぞれに対応する色のインクが蓄えられる。また、インクや溶媒の液面の高さを適切に調節してインクジェットヘッド３４のノズルプレート３５におけるインク及び溶媒の液圧を所定の負圧に維持するために、インク供給タンク６と溶媒供給タンク７は、ベース２の上に設けられた図示しない駆動機構によって昇降可能に支持されている。

ベース２の上面に設けられた上述の各部材を覆ってインクジェット塗布を行う空間を所定の雰囲気に保持するために、インク塗布ボックス９が設けられている。なお、図１ではインクジェット塗布装置１の内部を明示するために、インク塗布ボックス９の一部を一点鎖線で表示している。

図２に示すように、吐出手段３２においては、ベース板２１に支持され移動部２２をＺ方向（上下方向）に移動自在に支持するＺ方向移動機構２３と、このＺ方向移動機構２３の移動部２２に支持され、移動部２４をＹ方向に移動自在に支持するＹ方向移動機構２５と、このＹ方向移動機構２５の移動部２４に支持され、回転部２６をＺ方向周りの回転方向であるθ方向に回転自在に支持するθ方向回転機構２７と、このθ方向回転機構２７の回転部２６に垂下されるインクジェットヘッド３４とを有する。Ｚ方向移動機構２３によりインクジェットヘッド３４の位置を基板Ｓに対してＺ方向に高さ調整をすることができるとともに、Ｙ方向移動機構２５によりインクジェットヘッドの位置を基板Ｓに対してＹ方向に調整することができる。また、θ方向回転機構２７によりインクジェットヘッドの向きを基板Ｓに対してθ方向へ移動させることができる。

図３（ａ）に示すように、インクジェットヘッド３４の下端部に取り付けられているノズルプレート３５において、その下方に向けられたノズル面３６には複数のインク吐出用ノズル３７と複数の溶媒吐出用ノズル３８とが下方に向けて一定の間隔を隔てて直列に設けられている（図３（ｂ）参照）。

ノズル面３６に設けられている吐出用ノズルは、例えば、図３（ｂ）に示すように配置されている。すなわち、直列に設けられた吐出用ノズルのうち、中央部には複数のインク吐出用ノズル３７が配置され、これら複数のインク吐出用ノズル３７の両端部にはさらに複数の溶媒吐出用ノズル３８が配置されている。なお、吐出用ノズル全体の個数や、インク吐出用ノズル３７、溶媒吐出用ノズル３８の個数は製造される基板に形成されたパネルの配置によって自由に定めることができる。

インクジェットヘッド３４の内部には、インクと溶媒とが混合することを避けるために、インク吐出用ノズル３７及びその両端部に設けられている溶媒吐出用ノズル３８それぞれについて、図示しないインクタンクが設けられている。そのため、インクジェットヘッド３４及びノズルプレート３５の内部には、インク吐出用ノズル３７へインクを供給するインク吐出手段３２ａの流路と溶媒吐出用ノズル３８へ溶媒を供給する２つの溶媒吐出手段３２ｂの流路の計３系統の流路が設けられている。

ノズルプレート３５からの基板Ｓに対するインク又は溶媒の吐出方法としては、例えば、コントローラによりインクジェットヘッド３４内部に設けられたピエゾ素子を駆動してインクタンクからインク又は溶媒を吐出させる方法や、第１の配管８ａ或いは第２の配管８ｂの内部を外部から圧搾空気や圧搾窒素を供給し加圧して吐出する方法を挙げることができる。なお、後者の方法による場合は、溶媒の供給経路及びインクジェットヘッド３４並びにノズルプレート３５に設けられている流路はインクの供給経路及び流路と独立しているため、インク又は溶媒をそれぞれ独立して加圧することが可能となる。このようにしてインクジェットヘッド３４では、各吐出用ノズルから下方にインク及び溶媒を噴射させることにより、インクジェットヘッド３４の下方に位置するステージ３１に保持された基板Ｓの上面にインク及び溶媒を塗布する。

次に、基板Ｓにインク及び溶媒を塗布する方法を説明する。基板Ｓは、例えばガラスでできており、図４に示すように、画素によって構成され発光するパネル４０が基板Ｓの表面上にＸ方向とＹ方向に所定の間隔をおいて複数形成される。例えば、パネル４０の長辺は４５ｍｍ、短辺は３５ｍｍといった大きさである。なお、基板Ｓの表面上において複数のパネル４０が形成されている領域を以下、適宜「パネルエリア」という。基板Ｓ上においてパネル４０が形成されている領域以外の領域を以下、適宜「ダミーエリア」という。

基板Ｓはステージ３１上に載置されており、本実施の形態においては図１に示すようにインクジェットヘッド駆動装置３３が支持体５ａに固定されていることから、ステージ３１を移動制御することにより、インクジェットヘッド３４と基板Ｓとの相対位置を変化させるようにされている。

また、パネル４０が基板Ｓの表面上にＸ―Ｙ方向に整列して形成されているのに対して、インクジェットヘッド３４は図４に示すように基板Ｓに対して斜めに傾けて取り付けられている。これは、パネル４０の間隔に対してインクジェットヘッド３４におけるインク吐出用ノズル３７、溶媒吐出用ノズル３８の間隔が異なるからであり、パネル４０の形成間隔に対応させるためにインクジェットヘッド３４を傾けることとなる。このようにインクジェットヘッド３４を傾けることで、多様な間隔を持つパネルを形成した基板Ｓに対応することが可能となる。

インクジェットヘッド３４は、図４において矢印で示すように−Ｘ方向よりＸ方向へ向かって走査し、基板Ｓ上にインク及び溶媒を塗布する。点線で示したインクジェットヘッド３４は移動前のものであり、移動後のインクジェットヘッド３４を実線で示している。次に−Ｙ方向に移動し今度はＸ方向から−Ｘ方向に向けて走査する。この運動を交互に行うことで、基板Ｓ上のパネルエリア及びダミーエリアにインク、溶媒を塗布する。

図５は、基板Ｓの一部を拡大して示し、インクジェットヘッド３４が基板Ｓ上を−Ｘ方向からＸ方向へ走査してインク及び溶媒を塗布する状態を示す模式図である。図３（ｂ）に示すように、本実施の形態においては、ノズル面３６の中央部にはインク吐出用ノズル３７、インク吐出用ノズル３７の両端には溶媒吐出用ノズル３８が配置されており、それぞれパネルエリア４１、ダミーエリア４２にインク又は溶媒を塗布する。すなわち、インク吐出用ノズル３７はパネル４０の短辺に略等しい幅を持ってインクを塗布する。一方、溶媒吐出用ノズル３８は長辺同士が対向するように隣接するパネル４０間の間隔に合わせて溶媒を塗布する。従って、インクが塗布されるパネルエリア４１を挟み両側に溶媒が塗布されるダミーエリア４２が帯状に形成されることになる。

なお、本実施の形態におけるインクジェットヘッド３４が−Ｘ方向からＸ方向へ移動し、さらにＸ方向から−Ｘ方向へ移動する方法によれば、長辺同士が対向するように隣接するパネル４０間には重複して溶媒が塗布されることになる。但し、このダミーエリア４２に重複して溶媒を塗布するか否かは、パネル４０に塗布されたインクの乾燥速度との関係で決定することができる。そして、重複して溶媒を塗布しない場合は、重複して塗布することになる領域に溶媒の塗布を行う溶媒吐出用ノズル３８を閉じることで対応できる。

そして、パネルエリア４１にインクを、ダミーエリア４２には溶媒をそれぞれ塗布した後に、基板Ｓを乾燥させる。

このようにして、パネル４０が存在するパネルエリア４１とダミーエリア４２に合わせてインクジェットヘッド３４のノズル面３６にインク吐出用ノズル３７及び溶媒吐出用ノズル３８を配置することにより、それぞれの領域に塗布すべきインク又は溶媒を適切に選択することができる。従って、インクを無駄に塗布することがなくなりインクの使用効率を向上させつつ基板上に塗布されたインクと溶媒の乾燥時間を均一化して乾燥ムラが発生することを防止するとともに、塗布処理時間を短縮し装置の小型化を図ることができる。

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、上述の第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、同一の構成要素の説明は重複するので省略する。

第２の実施の形態の構成において第１の実施の形態と異なるのは、インクジェットヘッド３４のノズル面３６のインク吐出用ノズル３７と溶媒吐出用ノズル３８の配置である。

図６（ｂ）に示すように、第２の実施の形態においては、インク吐出用ノズル３７と溶媒吐出用ノズル３８が交互に配置されている。そのため、図７に示すように、二組のパネルエリア４１及びダミーエリア４２の範囲でインク及び溶媒が塗布されることになる。

このように吐出用ノズルを配置することにより、インクジェットヘッド３４が基板Ｓ上を走査する距離を少なくすることができることから、塗布処理時間を短縮することができる。従って、インクを無駄に塗布することがなくなりインクの使用効率を向上させつつ基板上に塗布されたインクと溶媒の乾燥時間を均一化して乾燥ムラが発生することを防止するとともに、生産時間を一層短縮し、装置の小型化を図ることができる。

なお、本発明は、前述の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々変更可能である。

本発明の実施の形態に係るインクジェット塗布装置の概略図である。 本発明の実施の形態に係る吐出手段の概略図である。 本発明の第１の実施の形態に係るインクジェットヘッドの模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るインクジェット塗布方法を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る基板の一部を拡大して示し、インクジェットヘッドが基板上を走査してインク及び溶媒を塗布している状態を示す模式図である。 本発明の第２の実施の形態に係るインクジェットヘッドの模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る基板の一部を拡大して示し、インクジェットヘッドが基板上を走査してインク及び溶媒を塗布している状態を示す模式図である。

符号の説明

１…インクジェット塗布装置、２…ベース、３…塗布部、４…メンテナンスエリア、５…支持体、６…インク供給タンク、７…溶媒供給タンク、８…配管、９…インク塗布ボックス、３１…ステージ、３２…吐出手段、３３…インクジェットヘッド駆動装置、３４…インクジェットヘッド、３５…ノズルプレート、３６…ノズル面、３７…インク吐出用ノズル、３８…溶媒吐出用ノズル、４０…パネル、４１…パネルエリア、４２…第２の領域。

Claims (5)

1. ノズル面に配設されたインクを塗布する複数のインク吐出用ノズルと、
   前記インク吐出用ノズルとは別の領域において前記ノズル面に配設され、溶媒を塗布する複数の溶媒吐出用ノズルと、
   前記インク吐出用ノズルからインクを吐出するインク吐出手段と、
   前記溶媒吐出用ノズルから溶媒を吐出する溶媒吐出手段と、
   を備えることを特徴とするインクジェット塗布装置。
2. 前記複数のインク吐出用ノズルと前記複数の溶媒吐出用ノズルは、前記ノズル面において直列に配設されていることを特徴とする請求項１に記載のインクジェット塗布装置。
3. 前記直列に配置された吐出用ノズルは、中央部に前記複数のインク吐出用ノズルが配置され、前記複数のインク吐出用ノズルの両端部に前記複数の溶媒吐出用ノズルが配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のインクジェット塗布装置。
4. 前記直列に配置された吐出用ノズルは、前記複数のインク吐出用ノズルと前記複数の溶媒吐出用ノズルとが交互に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のインクジェット塗布装置。
5. 基板表面上のパネルエリアにインクを塗布し、前記基板表面上であって前記パネルエリア以外のダミーエリアに溶媒を同時に塗布する工程と、
   前記パネルエリアに塗布されたインク及び前記ダミーエリアに塗布された溶媒とを乾燥させる工程と、
   を備えることを特徴とするインクジェット塗布方法。

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