JP2008155175A - パターン形成装置、パターン形成方法、ヘッドユニット、表示装置構成部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同一のヘッドで異なるパターンピッチに対応可能であり、装置規模及び費用的負担を軽減することを可能とするパターン形成装置を提供する。
【解決手段】ヘッドユニット１１は、回転装置１３によって回転可能なベース１４に複数のヘッド２１が設けられて構成される。ベース１４には、複数の移動軸２７が平行に設けられる。ヘッド２１は、複数のノズル２３を有する。ノズル２３は、例えば、インク吐出口である。ヘッド２１は、移動軸２７に沿って移動可能な固定治具２５に固定される。ヘッド２１は、予めノズル列方向と移動軸２７との間に角度４１（α）をつけて、固定治具２５に固定される。ヘッド２１は、固定治具２５と共に移動軸２７に沿って移動可能である。複数の移動軸２７に設けられるヘッド２１のノズル列方向は、互いに平行である。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置におけるカラーフィルタ等のパターンを形成するパターン形成装置に関する。詳細には、インクジェットヘッドユニット等のヘッドユニットを回転させてパターンピッチを合わせるパターン形成装置に関する。

従来、基板上に液晶ディスプレイ、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等に用いるカラーフィルタのパターンを形成する方法として、染色法、顔料分散法、電着法、印刷法等の各種方法がある。

また、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクをインクジェット方式により基板上に吐出して着色層パターンを形成するパターン形成装置が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。
このインクジェット方式によれば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のパターン形成を一度の工程により行い、製造工程を簡素化することができるので、コストの低減、歩留まりの向上等を図ることができる。

また、複数のインクジェットヘッドを備え、各インクジェットヘッドの間隔を調整可能な位置調整機構を設けることにより、インクジェットヘッドの位置合わせに要する時間の短縮を図るインクジェットヘッドユニットが提案されている（例えば、［特許文献２］参照。）。

また、複数のインクジェットヘッドを画素方向に対して角度をつけ、当該複数のインクジェットヘッドをノズルの並び方向に個別に微動させて、ノズル位置と画素位置との位置合わせを行うカラーフィルタの製造方法が提案されている（例えば、［特許文献３］参照。）。

特開２００２−３６１８５２号公報 特開２００１−３３０７２０号公報 特許第３６８３９８３号公報

しかしながら、従来の装置では、ヘッド移動軸とノズル列とが平行であり、画素方向に対して角度をつけたヘッドをノズル列方向に移動させて、ノズル位置と画素位置との位置合わせを行うと、ヘッド移動量が増大するという問題点がある。このため、移動装置のアクチュエータのストロークを大きくする必要があり、装置規模や費用的負担が増大する。
また、ヘッド移動量を低減するためには、画素ピッチに応じてノズルピッチを変更したヘッドを新たに製作し直す必要があり、費用的負担や所要時間が増大するという問題点がある。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、同一のヘッドで異なるパターンピッチに対応可能であり、装置規模及び費用的負担を軽減することを可能とするパターン形成装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、基材と前記基材に加工処理を行うヘッドとを相対移動させ、前記基材にパターンを形成するパターン形成装置であって、回転可能なベースと、前記ベースに平行配置される複数の移動軸と、前記移動軸毎に１または複数設けられ、前記移動軸に沿って移動可能に設けられ複数のノズルを有するヘッドと、を具備し、前記ヘッドのノズル列方向と前記移動軸の方向とは平行ではないことを特徴とするパターン形成装置である。

パターン形成装置は、ヘッドにより基材に加工処理を行ってパターン形成を行う装置である。パターン形成装置は、例えば、インクジェット塗布装置やレーザ描画装置である。ヘッドは、複数のノズルを有する。ヘッドは、例えば、インクジェットヘッドやレーザ照射ヘッドである。基材は、パターン形成対象の基材であり、例えば、ガラス基板である。

第１の発明のパターン形成装置では、回転可能なベースに複数の移動軸が平行配置され、各移動軸毎にヘッドが移動可能に設置される。ヘッドのノズル列方向と移動軸の方向とは平行ではなく角度がつけられる。パターン形成装置は、ベースを回転させて加工ピッチ（塗布間隔等）を調整し、ヘッドを移動軸に沿って移動させて加工位置（塗布幅方向位置等）を調整する。尚、各移動軸に設けられるヘッドのノズル列方向は、互いに平行とされる。

ヘッドは、予めノズル列方向と移動軸との間に角度をつけて設置されるので、当該角度の分、加工ピッチ調整のための回転角度を小さくすることができ、加工位置調整のためのヘッド移動量を小さくすることができる。
これにより、ヘッドを移動軸に沿って移動させるための移動用アクチュエータの可動距離を小さくすることができ、装置規模及び費用的負担を軽減することができる。

第２の発明は、基材に対して相対移動して加工処理を行い、前記基材にパターンを形成するヘッドユニットであって、回転可能なベースと、前記ベースに平行配置される複数の移動軸と、前記移動軸毎に１または複数設けられ、前記移動軸に沿って移動可能に設けられ複数のノズルを有するヘッドと、を具備し、前記ヘッドのノズル列方向と前記移動軸の方向とは平行ではないことを特徴とするヘッドユニットである。

第２の発明は、基材に対して相対移動して加工処理を行い、基材にパターンを形成するヘッドユニットに関する発明である。

第３の発明は、基材と前記基材に加工処理を行うヘッドとを相対移動させ、前記基材にパターンを形成するパターン形成方法であって、回転可能なベースに平行配置される複数の移動軸毎に、前記ヘッドのノズル列方向と前記移動軸の方向との間に角度をつけて、１または複数のヘッドを設置するヘッド設置ステップと、前記ベースを回転させて加工ピッチの調整を行う回転ステップと、前記ヘッドを前記移動軸に沿って移動させて加工位置の調整を行う移動ステップと、を具備することを特徴とするパターン形成方法である。

第３の発明は、基材と前記基材に加工処理を行うヘッドとを相対移動させ、前記基材にパターンを形成するパターン形成方法に関する発明である。

第４の発明は、第３の発明のパターン形成方法を用いて表示装置の構成部材を製造する表示装置構成部材の製造方法である。表示装置構成部材は、例えば、有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子やカラーフィルタ等である。

本発明によれば、同一のヘッドで異なるパターンピッチに対応可能であり、装置規模及び費用的負担を軽減することを可能とするパターン形成装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るパターン形成装置等の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

（１．パターン形成装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、本発明の実施形態に係るパターン形成装置１の構成について説明する。
図１は、パターン形成装置１の概略斜視図である。
尚、Ｘ方向は基板３の搬送方向を示し、Ｙ方向はヘッドユニット１１の移動方向を示し、Ｚ方向は鉛直方向回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直角をなす。

パターン形成装置１は、吸着テーブル５、Ｘ方向移動装置７、回転装置９、ヘッドユニット１１、回転装置１３、Ｙ方向移動装置１５、アライメントカメラ１６、ガントリ１７、定盤１９から構成される。

パターン形成装置１は、基板３に対してヘッドユニット１１により加工処理を行う装置である。パターン形成装置１は、例えば、カラーフィルタ、有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）、電子回路、有機半導体等の微細ピッチのパターンを形成するパターン形成装置や、コーティングを行うコータや、印刷を行う印刷装置である。尚、以下に示す実施の形態では、パターン形成装置１は、インクジェット方式によりインク塗布を行うものとして説明する。

基板３は、加工処理の対象物であり、例えば、ガラス基板、シリコンウェハ、プリント基板等の基板である。
吸着テーブル５は、基板３を吸着して固定するテーブルである。基板３の吸着は、例えば、吸着テーブル５と基板３との間の空気を減圧、真空にすることにより行われる。この場合、吸着テーブル５には、空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。

ヘッドユニット１１は、基板３に対して加工処理を施す装置である。ヘッドユニット１１は、例えば、インクジェットヘッドユニット、ダイコートユニット、レーザ照射ヘッドユニット等である。ヘッドユニット１１は、Ｙ方向移動装置１５を介してガントリ１７に設けられる。

Ｘ方向移動装置７は、基板３をＸ方向に移動させて位置決めを行う装置である。Ｙ方向移動装置１５は、ヘッドユニット１１をＹ方向に移動させて位置決めを行う装置である。
Ｘ方向移動装置７及びＹ方向移動装置１５は、ガイド機構や移動用アクチュエータを備える。ガイド機構は、例えば、スライダ及びスライドレール、エアースライドである。移動用アクチュエータは、例えば、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータである。

回転装置９は、吸着テーブル５を回転させる装置である。回転装置１３は、ヘッドユニット１１を回転させる装置である。回転装置９は、回転用アクチュエータを備える。回転用アクチュエータは、例えば、ダイレクトドライブモータである。

アライメントカメラ１６は、基板３のθ方向角度及びＸＹ座標を検出するために、基板３の所定箇所（基板上に形成されるアライメントマークやパターン等）を撮像するカメラである。

（２．ヘッドユニット１１）
次に、図２を参照しながら、ヘッドユニット１１の構成について説明する。
図２は、ヘッドユニット１１を下方から見た図である。

ヘッドユニット１１は、回転装置１３によって回転可能なベース１４に複数のヘッド２１が設けられて構成される。ベース１４には、複数の移動軸２７が平行に設けられる。
ヘッド２１は、複数のノズル２３を有する。ノズル２３は、例えば、インク吐出口である。ヘッド２１は、移動軸２７に沿って移動可能な固定治具２５に固定される。ヘッド２１は、予めノズル列方向と移動軸２７との間に角度４１（α）をつけて、固定治具２５に固定される。複数の移動軸２７に設けられるヘッド２１のノズル列方向は、互いに平行である。
ヘッド２１は、固定治具２５と共に移動軸２７に沿って移動可能である。移動装置としては、ガイド機構や移動用アクチュエータを用いることができる。ガイド機構は、例えば、スライダ及びスライドレールである。移動用アクチュエータは、例えば、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータである。

（３．塗布間隔の調整）
次に、図３を参照しながら、塗布間隔の調整について説明する。
図３は、塗布間隔の調整についての説明図である。

ヘッド２１のノズルピッチ３１（ａ）とパターンピッチ３２（ｂ）とが一致しない場合、ヘッド２１のノズル列方向と塗布幅方向（Ｙ方向）との間に角度４２（β）をつけ、塗布間隔３３（ｃ）とパターンピッチ３２（ｂ）とを一致させる必要がある。尚、角度４２（β）は、塗布間隔３３（ｃ）＝パターンピッチ３２（ｂ）＝ノズルピッチ３１（ａ）×ｃｏｓ（角度４２（β））、を満たす角度である。

（４．パターン形成装置１の動作）
次に、図４及び図５を参照しながら、パターン形成装置１の動作について説明する。
図４は、パターン形成装置１の動作を示すフローチャートである。
図５は、パターン形成装置１の動作の流れを示す図である。

パターン形成装置１は、回転装置１３の回転角度４３（θ）を算出する（ステップ１０１）。パターン形成装置１は、回転角度４３（θ）で回転装置１３を回転させる（ステップ１０２）。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、パターン形成装置１は、塗布間隔３３（ｃ）とパターンピッチ３２（ｂ）とを一致させるために回転装置１３を回転させる。ヘッド２１は、予めノズル列方向と移動軸２７との間に角度４１（α）をつけて、固定治具２５に固定されるので、回転角度４３（θ）は、角度４２（β）より角度４１（α）の分、小さい回転角度とすることができる。すなわち、回転角度４３（θ）＝角度４２（β）−角度４１（α）、である。

パターン形成装置１は、ヘッド２１の塗布幅方向（Ｙ方向）の移動量３５（ｐ）を算出する（ステップ１０３）。パターン形成装置１は、移動量３５（ｐ）の分、移動軸２７に沿ってヘッド２１を移動させる（ステップ１０４）。

図５（ｃ）に示すように、回転装置１３を回転させると各ヘッド２１間の塗布幅方向（Ｙ方向）の位置がずれる。そこで、パターン形成装置１は、移動軸２７に沿ってヘッド２１を移動させ、各ヘッド２１間の塗布幅方向（Ｙ方向）位置を揃える。尚、移動量３５（ｐ）＝距離３４（ｄ）×ｔａｎ（回転角度４３（θ））＝距離３４（ｄ）×ｔａｎ（角度４２（β）−角度４１（α））、である。尚、距離３４（ｄ）は、回転中心４４から移動軸２７までの距離を示す

以上の過程を経て、パターン形成装置１は、回転装置１３を回転させて塗布間隔３３（ｃ）とパターンピッチ３２（ｂ）とを一致させ、移動軸２７に沿ってヘッド２１を移動させて各ヘッド２１間の塗布幅方向（Ｙ方向）位置を揃える。
ヘッド２１は、予めノズル列方向と移動軸２７との間に角度４１（α）をつけて固定治具２５に固定されるので、回転角度４３（θ）は、角度４２（β）より角度４１（α）の分、小さい回転角度とすることができ、移動軸２７に沿ってヘッド２１を移動させる際の移動量３５（ｐ）を小さくすることができる。

（５．ヘッド移動距離の比較）
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の実施形態に係るヘッドユニット１１と従来のヘッドユニット６１との比較を行う。

図６は、従来のヘッドユニット６１を示す図である。
図６（ａ）に示すように、従来のヘッドユニット６１では、ヘッド６２のノズル列方向と移動軸６４との間に角度がなく平行である。従って、図６（ｂ）に示すように、回転装置６５の回転角度は、角度４２（β）である。また、図６（ｃ）に示すように、移動量６８（Ｐ）＝距離６７（Ｄ）×ｔａｎ（角度４２（β））である。尚、距離６７（Ｄ）は、回転中心６６から移動軸６４までの距離を示す。

図５に示すように、本発明の実施形態に係るヘッドユニット１１では、ヘッド２１の移動軸２７に沿った移動量３５（ｐ）は、距離３４（ｄ）×ｔａｎ（角度４２（β）−角度４１（α））、である。
一方、図６に示すように、従来のパターン形成装置では、ヘッド６２の移動軸６４に沿った移動量６８（Ｐ）は、距離６７（Ｄ）×ｔａｎ（角度４２（β））、である。

従って、本発明の実施形態に係るパターン形成装置１のヘッドユニット１１では、従来のパターン形成装置のヘッドユニット６１と比較して、ヘッドの移動量を小さくすることができる。
これにより、ヘッドを移動軸に沿って移動させるための移動用アクチュエータの可動距離を小さくすることができ、装置規模及び費用的負担を軽減することができる。

（６．その他）
図７及び図８は、他の実施形態に係るヘッドユニット１１ａ及びヘッドユニット１１ｂを示す図である。
上述の実施形態では、１つの移動軸２７に１つのヘッド２１が設けられるものとして図示したが、図７に示すように、１つの移動軸２７に複数のヘッド２１を設けてもよい。また、図８に示すように、移動軸２７に沿って移動可能な１または複数の移動軸２７ｂを設けて移動軸を２段階構成としてもよいし、さらに、移動軸を３段階以上の多段階構成としてもよい。
これにより、一度にパターン形成可能な領域を拡大して、効率的にパターン形成処理を行うことができる。また、ヘッドの組み付けや交換に係る作業負担を軽減することができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかるパターン形成装置の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

パターン形成装置１の概略斜視図 ヘッドユニット１１を下方から見た図 塗布間隔の調整についての説明図 パターン形成装置１の動作を示すフローチャート パターン形成装置１の動作の流れを示す図 従来のヘッドユニット６１を示す図 ヘッドユニット１１ａを示す図 ヘッドユニット１１ｂを示す図

符号の説明

１………パターン形成装置
１１、１１ａ、１１ｂ………ヘッドユニット
１３………回転装置
２１………ヘッド
２３………ノズル
２５………固定治具
２７、２７ｂ………移動軸
３１………ノズルピッチ（ａ）
３２………パターンピッチ（ｂ）
３３………塗布間隔（ｃ）
３４………回転中心からの距離（ｄ）
３５………移動量（ｐ）
４１………角度（α）
４２………角度（β）
４３………回転角度（θ）

Claims (7)

1. 基材と前記基材に加工処理を行うヘッドとを相対移動させ、前記基材にパターンを形成するパターン形成装置であって、
   回転可能なベースと、
   前記ベースに平行配置される複数の移動軸と、
   前記移動軸毎に１または複数設けられ、前記移動軸に沿って移動可能に設けられ複数のノズルを有するヘッドと、を具備し、
   前記ヘッドのノズル列方向と前記移動軸の方向とは平行ではないことを特徴とするパターン形成装置。
2. 前記複数の移動軸に設けられる前記ヘッドのノズル列方向は、互いに平行であることを特徴とする請求項１に記載のパターン形成装置。
3. 基材に対して相対移動して加工処理を行い、前記基材にパターンを形成するヘッドユニットであって、
   回転可能なベースと、
   前記ベースに平行配置される複数の移動軸と、
   前記移動軸毎に１または複数設けられ、前記移動軸に沿って移動可能に設けられ複数のノズルを有するヘッドと、を具備し、
   前記ヘッドのノズル列方向と前記移動軸の方向とは平行ではないことを特徴とするヘッドユニット。
4. 前記複数の移動軸に設けられる前記ヘッドのノズル列方向は、互いに平行であることを特徴とする請求項３に記載のヘッドユニット。
5. 基材と前記基材に加工処理を行うヘッドとを相対移動させ、前記基材にパターンを形成するパターン形成方法であって、
   回転可能なベースに平行配置される複数の移動軸毎に、前記ヘッドのノズル列方向と前記移動軸の方向との間に角度をつけて、１または複数のヘッドを設置するヘッド設置ステップと、
   前記ベースを回転させて加工ピッチの調整を行う回転ステップと、
   前記ヘッドを前記移動軸に沿って移動させて加工位置の調整を行う移動ステップと、
   を具備することを特徴とするパターン形成方法。
6. 前記ヘッド設置ステップは、前記ヘッドのノズル列方向を互いに平行にして設置することを特徴とする請求項５に記載のパターン形成方法。
7. 請求項５または請求項６に記載のパターン形成方法を用いて表示装置の構成部材を製造する表示装置構成部材の製造方法。

Images