JP2008298727A - 液滴量測定装置及び液滴量調整装置並びに液滴量測定方法及び液滴量調整方法と、被描画基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】特別な測定用冶具及び測定装置を必要とせず、正確に液滴量を測定することができる測定装置を提供する。また、この測定装置の測定結果に基づいて、液滴量を調整する装置を提供する。
【解決手段】液滴を吐出する液滴吐出ノズルと、前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する基板と、前記集合液滴の量を測定する液滴量測定手段とを備える。前記液滴量測定手段の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整手段とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】液滴を吐出する液滴吐出ノズルと、前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する基板と、前記集合液滴の量を測定する液滴量測定手段とを備える。前記液滴量測定手段の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整手段とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、インクジェットヘッドの液滴吐出量を測定する装置及び液滴吐出量を調整する装置並びに液滴吐出量測定方法及び液滴吐出量調整方法と、被描画基板の製造方法に関する。
液晶表示装置のカラーフィルタ、有機EL表示装置のEL発光層、PDP装置の蛍光体層やバンク、マイクロレンズを形成するためのレンズ層を製造する場合に、インクジェット描画装置を用いることが知られている。インクジェット描画装置は、微小な液滴を基板上の所望の位置に吐出可能なノズルを複数有するインクジェットヘッドを用いて基板上に描画を行う装置である。インクジェット描画装置を用いて、カラーフィルタ、EL発光層、蛍光体層、バンク、レンズ層を製造する際には、微小な領域内にインクを微小な液滴として塗布し、塗布したインクを乾燥および硬化することでカラーフィルタ、EL発光層、蛍光体層、バンク、レンズ層を形成する。色むらのない表示装置、またはばらつきのない高品質の装置を製造するためには前記膜厚を厳密に管理する必要があり、そのためにはノズルから吐出される液滴の量を正確に測定し、その測定結果に基づいて液滴吐出量を調整する必要がある。
インクジェットヘッドは、同一ノズルであっても同時に吐出するノズル数により吐出される液滴の量が異なるため、ノズルから吐出される液滴の量を正確に調整するには、実際の描画に近い状態、つまり全ノズルから吐出された状態で各ノズルから吐出される液滴の量を測定することが必要である。この方法として各ノズルに対応して複数並設された溝に、各ノズルから液滴を繰り返し吐出し、溝内に充填された液滴の長さを測定する方法が知られている(特許文献1参照)。
特開2006−220539号公報
インクジェットヘッドは、同一ノズルであっても同時に吐出するノズル数により吐出される液滴の量が異なるため、ノズルから吐出される液滴の量を正確に調整するには、実際の描画に近い状態、つまり全ノズルから吐出された状態で各ノズルから吐出される液滴の量を測定することが必要である。この方法として各ノズルに対応して複数並設された溝に、各ノズルから液滴を繰り返し吐出し、溝内に充填された液滴の長さを測定する方法が知られている(特許文献1参照)。
しかし、上記測定方法はインクジェットヘッドの各ノズルに対応して複数並設された溝を有する測定用冶具を必要とし、また液体が充填された長さを測定する装置を必要とする。また、測定のために溝に充填される液滴の量は、被描画基板に描画される液滴量と異なるため、被描画基板に描画される液滴量を正確に測定することができない。
本発明は、上記のような課題に鑑みて、特別な測定用冶具及び測定装置を必要とせず、非常に簡単な構成で、しかも被描画基板に描画される液滴量を正確に測定することができる測定装置を提供するものである。また、本発明はこの測定装置の測定結果に基づいて、液滴量を調整する液滴量調整装置を提供するものである。更に、本発明は液滴量測定法法及び液滴量調整方法を提供するものであり、更にこのようにして液滴量が測定され、調整されたインクジェットヘッドを用いて被描画基板を製造する方法を提供するものである。
本発明は、上記のような課題に鑑みて、特別な測定用冶具及び測定装置を必要とせず、非常に簡単な構成で、しかも被描画基板に描画される液滴量を正確に測定することができる測定装置を提供するものである。また、本発明はこの測定装置の測定結果に基づいて、液滴量を調整する液滴量調整装置を提供するものである。更に、本発明は液滴量測定法法及び液滴量調整方法を提供するものであり、更にこのようにして液滴量が測定され、調整されたインクジェットヘッドを用いて被描画基板を製造する方法を提供するものである。
本発明の液滴量測定装置は、上記課題を解決するため、液滴を吐出する1または複数の液滴吐出ノズルと、前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する基板と、前記基板上に形成された集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定手段とを備える。
この構成によれば、基板として、平板のような基板、あるいは被描画基板を用いて液滴量を測定することができる。また被描画基板に描画される液滴量を正確に測定することができる。
この構成によれば、基板として、平板のような基板、あるいは被描画基板を用いて液滴量を測定することができる。また被描画基板に描画される液滴量を正確に測定することができる。
また、本発明の液滴量測定装置において、実施形態では、好ましくは前記液滴吐出ノズルに駆動電圧を供給する駆動電圧源を備え、前記駆動電圧源より2つ以上の前記液滴吐出ノズルにほぼ等しい駆動電圧を印加するとよい。
この構成によれば、各液滴吐出ノズルの吐出条件を同じにして、液滴量を測定することができるので、各液滴吐出ノズルの液滴吐出量を正確に測定することができる。
この構成によれば、各液滴吐出ノズルの吐出条件を同じにして、液滴量を測定することができるので、各液滴吐出ノズルの液滴吐出量を正確に測定することができる。
また、本発明の液滴量測定装置において、前記液滴量測定手段は、光学的に前記基板上に形成された集合液滴の高さ分布を測定して、前記集合液滴の体積を測定することが好ましい。
この構成によれば、微量な液滴量を短時間に正確に測定することができる。
この構成によれば、微量な液滴量を短時間に正確に測定することができる。
また、本発明の液滴量測定装置において、前記集合液滴の高さ分布は、基準光と、前記集合液滴の反射光より求めることが好ましい。
この構成によれば、微量な液滴量を短時間に正確に測定することができる。
この構成によれば、微量な液滴量を短時間に正確に測定することができる。
本発明は、別の観点では液滴量調整装置であり、上記課題を解決するため、液滴を吐出する液滴吐出ノズルと、前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する基板と、前記基板上に形成された集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定手段と、前記液滴量測定手段の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整手段とを備える。
この構成によれば、簡単な測定装置を用いて各液滴吐出ノズルからの液滴吐出量を所望の液滴量に調整することができ、色むらのない表示装置、またはばらつきのない高品質の装置を得ることができる。
この構成によれば、簡単な測定装置を用いて各液滴吐出ノズルからの液滴吐出量を所望の液滴量に調整することができ、色むらのない表示装置、またはばらつきのない高品質の装置を得ることができる。
更に、本発明は、別の観点では液滴量測定方法であり、液滴吐出ノズルより液滴を吐出する吐出工程と、前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する集合液滴形成工程と、前記集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定工程とを備える。
この測定方法によれば、基板として、平板のような基板、あるいは被描画基板を用いて液滴量を測定することができる。
この測定方法によれば、基板として、平板のような基板、あるいは被描画基板を用いて液滴量を測定することができる。
本発明は、別の観点では液滴量調整方法であり、液滴吐出ノズルより液滴を吐出する吐出工程と、前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する集合液滴形成工程と、前記集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定工程と、前記液滴量測定工程の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整工程とを備える。
この液滴量調整方法によれば、各液滴吐出ノズルからの液滴吐出量を所望の液滴量に調整することができる。
この液滴量調整方法によれば、各液滴吐出ノズルからの液滴吐出量を所望の液滴量に調整することができる。
本発明は、更に別の観点では被描画基板の製造方法であり、液滴吐出ノズルより液滴を吐出する吐出工程と、前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する集合液滴形成工程と、前記集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定工程と、前記液滴量測定工程の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整工程と、前記液滴吐出ノズルを用いて被描画基板上に液滴を吐出する描画工程とを備える。
この本発明の製造方法によれば、インクジェットヘッドの液滴吐出ノズルが吐出する液滴量を測定し、液滴量を調整した液滴吐出ノズルを使用して、被描画基板を製造するので、液滴量が調整される。この結果、色むらのない表示装置、またはばらつきのない高品質の装置を製造することができる。
この本発明の製造方法によれば、インクジェットヘッドの液滴吐出ノズルが吐出する液滴量を測定し、液滴量を調整した液滴吐出ノズルを使用して、被描画基板を製造するので、液滴量が調整される。この結果、色むらのない表示装置、またはばらつきのない高品質の装置を製造することができる。
また、本発明の被描画基板の製造方法において、実施形態では、前記吐出工程は、前記描画工程時における前記液滴吐出ノズルの液滴吐出周期と同じであることが好ましい。
この構成によれば、測定済み、調整済みの液滴吐出ノズルを使用して被描画基板を製造するので、高品質の被描画基板を製造することができる。
この構成によれば、測定済み、調整済みの液滴吐出ノズルを使用して被描画基板を製造するので、高品質の被描画基板を製造することができる。
本発明によれば、特別な測定用冶具及び測定装置を必要とせず、非常に簡単な構成で、微量な液滴量を短時間に正確に測定することができる。また、この測定装置の測定結果に基づいて、所望の液滴量に調整することができる。更にこのようにして測定され、調整されたインクジェットヘッドを用いて被描画基板を製造するので、画素領域内を満たす液滴量を正確に調整することができ、色むらのない表示装置、またはばらつきのない高品質の装置を製造することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照し詳細に説明する。
図1は、本発明の液滴量測定装置および液滴量調整装置を示す斜視図である。
液滴量測定装置および液滴量調整装置は、描画装置1と、表面形状測定装置13、制御ユニット17よりなる。
描画装置1は、主としてヘッド3と、ヘッド移動機構5と、ステージ7と、ステージ移動機構9により構成される。
ヘッド3は、1個または複数個の液滴吐出ノズルを有し、一方向(例えば、x方向)に移動可能なヘッド移動機構5に取り付けられる。図1に示すヘッド移動機構5は、x方向に配置されたバー5aに移動可能に取り付けられる。ヘッド移動機構5は望ましくは高さ調整機構と、z軸を中心に微小回転機構を備える。ヘッド3の下方にステージ7が配置され、ステージ7に被描画基板11が載置される。ステージ7はステージ移動機構9によって、ヘッド移動機構5と直交方向(例えば、y方向)に移動する。図1に示すステージ移動機構9は、ベルト状の移動体9aによって示している。
描画装置1の近傍には、色の異なる液滴材料を貯留するタンク(図示しない)が1つまたは複数設置され、各タンクと液滴吐出ノズルは、チューブを介して接続される。各タンクの液滴材料は、例えば圧縮空気によって、液滴吐出ノズルに供給される。
図1は、本発明の液滴量測定装置および液滴量調整装置を示す斜視図である。
液滴量測定装置および液滴量調整装置は、描画装置1と、表面形状測定装置13、制御ユニット17よりなる。
描画装置1は、主としてヘッド3と、ヘッド移動機構5と、ステージ7と、ステージ移動機構9により構成される。
ヘッド3は、1個または複数個の液滴吐出ノズルを有し、一方向(例えば、x方向)に移動可能なヘッド移動機構5に取り付けられる。図1に示すヘッド移動機構5は、x方向に配置されたバー5aに移動可能に取り付けられる。ヘッド移動機構5は望ましくは高さ調整機構と、z軸を中心に微小回転機構を備える。ヘッド3の下方にステージ7が配置され、ステージ7に被描画基板11が載置される。ステージ7はステージ移動機構9によって、ヘッド移動機構5と直交方向(例えば、y方向)に移動する。図1に示すステージ移動機構9は、ベルト状の移動体9aによって示している。
描画装置1の近傍には、色の異なる液滴材料を貯留するタンク(図示しない)が1つまたは複数設置され、各タンクと液滴吐出ノズルは、チューブを介して接続される。各タンクの液滴材料は、例えば圧縮空気によって、液滴吐出ノズルに供給される。
ステージ移動機構9の移動方向下流に、ヘッド移動機構5の設置場所から離れた場所に、表面形状測定手段13がヘッド移動機構5と平行に移動可能な表面形状測定手段移動機構15に設置される。即ち、図1に示す表面形状測定手段移動機構15は、x方向に配置されたバー15aに移動可能に取り付けられる。
表面形状測定手段13は光学的に測定物の高さ分布を測定する装置であり、具体的にはレーザー顕微鏡や干渉法による測定装置があげられる。測定方法の詳細は後述する。
表面形状測定手段13は光学的に測定物の高さ分布を測定する装置であり、具体的にはレーザー顕微鏡や干渉法による測定装置があげられる。測定方法の詳細は後述する。
前記各部位は制御ユニット17に接続され、制御ユニット17により全体の動作が制御される。制御ユニット17は、ヘッド3の吐出を制御するヘッド制御ユニット17a、ヘッド移動機構5およびステージ移動機構7および表面形状測定手段移動機構15の動作を制御するステージ制御ユニット17b、表面形状測定手段13を制御する測定制御ユニット17c、およびこれら制御ユニットを制御する制御パソコンから構成される。もちろんある制御ユニットまたは制御パソコンが他の制御ユニットを兼ねていてもよい。
ヘッド3による被描画基板11への液滴吐出について、図2を参照し詳しく説明する。図2は被描画基板11とヘッド3の位置関係をわかりやすく図示したものである。被描画基板11は液晶表示装置のカラーフィルタや有機EL表示装置であり、画素に対応したバンク21が形成されている。バンク21は図2(a)のa−b線断面図を図2(b)に示すように、液体を保有できるように被描画基板11に窪み22を形成したものである。この構造以外に、基板上に土手によって囲みを形成し、この囲みによりバンク21を形成してもよい。
このバンク21に描画装置1によりインクを充填し、インクを乾燥および焼成することでカラーフィルタやEL発光層、蛍光体層、バンク、レンズ層を製造する。
ヘッド3は、電圧が印加されることで液滴を吐出する液滴吐出ノズル31によって構成される。液滴吐出ノズル31は1個でもよいが、ここでは複数の液滴ノズル31によって構成されるヘッド3を示す。液滴吐出ノズル31が液滴を吐出する原理はピエゾ方式やサーマル方式など既存の方法が用いられる。また液滴吐出ノズル31に印加される電圧はノズル個別に設定され、各液滴吐出ノズル31から吐出される液滴の量を個別に調整することが可能である。
このバンク21に描画装置1によりインクを充填し、インクを乾燥および焼成することでカラーフィルタやEL発光層、蛍光体層、バンク、レンズ層を製造する。
ヘッド3は、電圧が印加されることで液滴を吐出する液滴吐出ノズル31によって構成される。液滴吐出ノズル31は1個でもよいが、ここでは複数の液滴ノズル31によって構成されるヘッド3を示す。液滴吐出ノズル31が液滴を吐出する原理はピエゾ方式やサーマル方式など既存の方法が用いられる。また液滴吐出ノズル31に印加される電圧はノズル個別に設定され、各液滴吐出ノズル31から吐出される液滴の量を個別に調整することが可能である。
図2に示す実施形態のヘッド3は、ステージ7の移動方向y(主走査方向と呼ぶ)に対し傾けてヘッド移動機構5に取り付けられている。その角度は、主走査方向と直交するヘッド移動機構5の移動方向に投影したノズル間隔が目標とするノズル間隔に等しくなる角度である。図2は主走査方向1列のバンク21に3つのノズル31が対応する角度(θ)を示している。1列のバンク21に対応する複数のノズル(図2では3つ)をノズル群33と呼ぶ。図2(a)は、4つのヘッド群33a〜33dが4つのバンク21a〜22dにそれぞれ対向するように配置している。このようにヘッド3を傾けることにより、ノズル間隔が非常に狭い場合であっても、以下に説明するように液滴量を測定し、液滴量を調整することが可能になる。さらには、このヘッド3を用いて、被描画基板を製造することができる。
この実施形態では3つのノズル31によって1つのノズル群33を構成し、1つのノズル群33が1列のバンク21に対応するようヘッド3を傾けている。しかし、1つのノズルが1のバンク21に対応する場合のように、ノズル群33を形成しない場合は、ヘッド3を傾ける必要はない。
本発明ではノズル群33を構成する各ノズル31には同一の駆動電圧が印加される。その設定方法は後述する。
この実施形態では3つのノズル31によって1つのノズル群33を構成し、1つのノズル群33が1列のバンク21に対応するようヘッド3を傾けている。しかし、1つのノズルが1のバンク21に対応する場合のように、ノズル群33を形成しない場合は、ヘッド3を傾ける必要はない。
本発明ではノズル群33を構成する各ノズル31には同一の駆動電圧が印加される。その設定方法は後述する。
図1の描画装置1、図2のヘッドを使用して描画するには、被描画基板11が主走査方向に走査されるとともに、バンク21がノズル下部を通過するタイミングでノズル31からバンク21に液滴が吐出される。バンク21aにはノズル群33aから、バンク21bにはノズル群33bから、バンク21cにはノズル群33cから、バンク21dにはノズル群33dから、それぞれ液滴が吐出され、被描画基板11が主走査方向に移動するのに伴い、主走査方向にバンク21a列〜21d列が液体で充填されていく。1回の主走査方向の走査で全バンクに描画できない場合は、ヘッド移動機構5によりヘッド3が主走査方向と直交する方向x(副走査方向)に移動し、前述した主走査方向の描画が行われ、これらを繰り返すことにより全バンクが液体で充填される。
次に、液滴吐出量測定方法について説明する。
液滴吐出量測定時はステージ7に被描画基板11に代えて撥液性を有する平板たとえば撥液処理を行ったガラス板を置き、これに被描画基板11に行うのと同一のノズルおよび同一の吐出周期で描画を行う。同一の吐出周期とは、同一ノズルの吐出時間間隔および異ノズル間の吐出時間間隔が同じという意味であり、1つの吐出における印加電圧は被描画基板11に吐出を行う場合と異なっていてもよい。前述したように本発明ではノズル群33を構成するノズルの電圧は同一(以下ノズル群電圧35と呼ぶ)とする。図3は液滴が吐出されたガラス板と対応するノズルを示している。
液滴吐出量測定時はステージ7に被描画基板11に代えて撥液性を有する平板たとえば撥液処理を行ったガラス板を置き、これに被描画基板11に行うのと同一のノズルおよび同一の吐出周期で描画を行う。同一の吐出周期とは、同一ノズルの吐出時間間隔および異ノズル間の吐出時間間隔が同じという意味であり、1つの吐出における印加電圧は被描画基板11に吐出を行う場合と異なっていてもよい。前述したように本発明ではノズル群33を構成するノズルの電圧は同一(以下ノズル群電圧35と呼ぶ)とする。図3は液滴が吐出されたガラス板と対応するノズルを示している。
ガラス板は撥液性を有しているためバンクに対応した位置に液体の集合41(以下集合液滴と呼ぶ)ができる。1つの集合液滴41は1つのバンク21を充填する液体であり、1つのバンク21を充填するためにノズル群33から吐出された液滴が集合したものである。したがって、この集合液滴41の体積を測定することにより、バンク21を充填する液体の体積つまり焼成後にバンク21に形成される残留物、即ちカラーフィルタ、蛍光体層、バンク、レンズ層の膜厚を測定することができる。この実施形態では3つのノズル31よりなるノズル群33が集合液滴を形成するが、1つノズル31で、1回の液滴吐出により基板に液滴を形成する場合も便宜的に集合液滴という。
このようにして、液滴吐出量測定時に行われた吐出は被描画基板11に行う描画と同一のノズルおよび同一の吐出周期で行われているため、吐出ノズル数により変化する液滴の体積は被描画基板11に描画を行うときとまったく同じである。従って、測定された集合液滴41の体積は、被描画基板11の描画においてバンク21に充填される液体の体積と全く同じ値になるので、正確な膜厚の測定が可能である。
このようにして、液滴吐出量測定時に行われた吐出は被描画基板11に行う描画と同一のノズルおよび同一の吐出周期で行われているため、吐出ノズル数により変化する液滴の体積は被描画基板11に描画を行うときとまったく同じである。従って、測定された集合液滴41の体積は、被描画基板11の描画においてバンク21に充填される液体の体積と全く同じ値になるので、正確な膜厚の測定が可能である。
以上のようにして、基板上に形成した集合液滴41の体積測定は、ステージ移動機構9によりステージ7が表面形状測定手段13の下部まで移動したときに実施される。表面形状測定手段13は集合液滴41の高さ分布を測定し、表面形状測定手段制御ユニット17cにおいて、基板上に形成された集合液滴の形状と高さ分布から、その体積を算出する。
集合液滴41の体積測定は、集合液滴41が液状のままで測定することも可能であるが、本発明の実施形態では集合液敵を乾燥、固化させてからその残留物の体積測定した。集合液滴の揮発性が低く乾燥により体積が減少せず、十分な測定精度が得られないときは、溶媒を蒸発させた後その残留物の体積を測定する。溶媒を蒸発させる方法としてはガラス板を減圧乾燥機など別の乾燥手段に入れてもよいし、描画装置1にヒーターなどの乾燥手段を設けてもよい。
集合液滴41の体積測定は、集合液滴41が液状のままで測定することも可能であるが、本発明の実施形態では集合液敵を乾燥、固化させてからその残留物の体積測定した。集合液滴の揮発性が低く乾燥により体積が減少せず、十分な測定精度が得られないときは、溶媒を蒸発させた後その残留物の体積を測定する。溶媒を蒸発させる方法としてはガラス板を減圧乾燥機など別の乾燥手段に入れてもよいし、描画装置1にヒーターなどの乾燥手段を設けてもよい。
ステージ7および表面形状測定手段13を移動させることにより、残留物の体積を測定する。残留物の体積測定は、光学的測定により高さ分布を測定する。
具体的には非接触式の干渉計が使用され、図4(a)に示すように、単色光源51からの単色光53をハーフミラーまたはビームスプリッタ55により、基板57上の残留物59に照射する光61と、鏡63に照射する光65に分け、2つの反射光67をCCDカメラ69に取り込む。残留物59を照射する光61と、鏡63を照射する光65の位相をπ/4ずつずらして4回撮影する。
図4(b)に示すように、CCカメラ69において、2つの光が強めあっている部分71は白くなり、弱めあっている部分73は暗くなる。その結果、残留物59の高さに応じて白と黒の模様がCCDカメラ69に取り込まれ、出力が得られるので、4回の撮影結果からCCDカメラ69で撮影される領域の相対的な高さ分布が計算できる。
具体的には非接触式の干渉計が使用され、図4(a)に示すように、単色光源51からの単色光53をハーフミラーまたはビームスプリッタ55により、基板57上の残留物59に照射する光61と、鏡63に照射する光65に分け、2つの反射光67をCCDカメラ69に取り込む。残留物59を照射する光61と、鏡63を照射する光65の位相をπ/4ずつずらして4回撮影する。
図4(b)に示すように、CCカメラ69において、2つの光が強めあっている部分71は白くなり、弱めあっている部分73は暗くなる。その結果、残留物59の高さに応じて白と黒の模様がCCDカメラ69に取り込まれ、出力が得られるので、4回の撮影結果からCCDカメラ69で撮影される領域の相対的な高さ分布が計算できる。
具体的な計算方法は、残留物59に照射する光61と、鏡63に照射する光63の位相差をφとおき、このときのCCDカメラ69の明るさをAとすると、
・Aの状態から位相差をπ/4ずらしたときのCCDカメラ69の明るさをB
・Aの状態から位相差を2π/4ずらしたときのCCDカメラ69の明るさをC
・Aの状態から位相差を3π/4ずらしたときのCCDカメラ69の明るさをD
とすると、
(D−B)/(A−C)=tanφ
となり、φが求まる。
位相差φが求められ、使用している光源51の光53の波長が分かっているので、位相差に対応する高さが分かる。CCDカメラ69で撮影した画素において、この長さが分かるので、これにより相対的な高さ分布が得られる。
この非接触式の干渉計によれば、0.1nm〜1mmまでの表面高さを高精度、高速に3次元測定することができる。
・Aの状態から位相差をπ/4ずらしたときのCCDカメラ69の明るさをB
・Aの状態から位相差を2π/4ずらしたときのCCDカメラ69の明るさをC
・Aの状態から位相差を3π/4ずらしたときのCCDカメラ69の明るさをD
とすると、
(D−B)/(A−C)=tanφ
となり、φが求まる。
位相差φが求められ、使用している光源51の光53の波長が分かっているので、位相差に対応する高さが分かる。CCDカメラ69で撮影した画素において、この長さが分かるので、これにより相対的な高さ分布が得られる。
この非接触式の干渉計によれば、0.1nm〜1mmまでの表面高さを高精度、高速に3次元測定することができる。
残留物59は、被描画基板11に描画するのと同じ大きさが望ましく、残留物59が小さすぎると、測定のバラツキを生じやすくなる。また残留物59が大きすぎると、残留物を作るのに時間がかかり測定能率が低下し、また被描画基板11に描画される液滴と異なるので好ましくない。
以上のような測定は、まず、すべてのノズル群電圧35が電圧V1に設定され、ステージ7が主走査方向に1回移動し描画を行う。つぎに、すべてのノズル群電圧35がV1とは異なる電圧V2に設定され、ヘッド移動機構5によりヘッド3が副走査方向に移動し、電圧V1で行った描画と異なる位置で、ステージ7が主走査方向に1回移動し描画を行う。この動作が異なるn個の電圧値分繰り返される。
ガラス板が減圧乾燥機に入れられ溶媒蒸発後またステージ7に置かれる。ステージ7は表面形状測定手段13の下部まで移動する。表面形状測定手段は、各ノズル群33について、前記n個のノズル群電圧での残留物(集合液滴)の体積を測定する。
その結果、図5に示す測定結果が得られる。図5の横軸はノズル群電圧を示し、縦軸は残留物体積を示す。図5に示すように、各ノズル群33a〜33dについてノズル群電圧に対する残留物体積の近似直線が求まるため、近似直線から目標とする残留物の体積となるノズル群電圧V0a〜V0dが求まる。目標とする残留物の体積とは、目標とする液体の体積とその残膜率から求めた値または、バンク21内に形成される膜の厚みから算出される値などである。
ガラス板が減圧乾燥機に入れられ溶媒蒸発後またステージ7に置かれる。ステージ7は表面形状測定手段13の下部まで移動する。表面形状測定手段は、各ノズル群33について、前記n個のノズル群電圧での残留物(集合液滴)の体積を測定する。
その結果、図5に示す測定結果が得られる。図5の横軸はノズル群電圧を示し、縦軸は残留物体積を示す。図5に示すように、各ノズル群33a〜33dについてノズル群電圧に対する残留物体積の近似直線が求まるため、近似直線から目標とする残留物の体積となるノズル群電圧V0a〜V0dが求まる。目標とする残留物の体積とは、目標とする液体の体積とその残膜率から求めた値または、バンク21内に形成される膜の厚みから算出される値などである。
このようにして得られた目標ノズル電圧群V0a〜V0dに基づいて、設定したい残留物の体積となるように、ヘッド制御ユニット17aにより、ノズル群33a〜33dのノズル電圧群をそれそれ設定する。
液滴の体積を調整する場合は、事前に残留物が液滴の体積の何%になるかを求めておき、残留物の体積から液滴の体積を求め、電圧と液滴体積の比例関係から、設定したい液滴体積となる電圧に設定するとよい。または、残留物の体積を測定するように液滴の体積を直接測定して、設定したい液滴体積となる電圧に設定してもよい。
液滴の体積を調整する場合は、事前に残留物が液滴の体積の何%になるかを求めておき、残留物の体積から液滴の体積を求め、電圧と液滴体積の比例関係から、設定したい液滴体積となる電圧に設定するとよい。または、残留物の体積を測定するように液滴の体積を直接測定して、設定したい液滴体積となる電圧に設定してもよい。
以上説明したような測定工程、調整工程はノズルからの吐出液滴量が変化したときに、被描画基板に液滴を吐出する前に実施される。例えば、一日1回、一時間毎、所定枚数製造毎のように定期的、前回被描画基板に液滴を吐出してから、新たに被描画基板に液滴を吐出までに所定時間以上の間隔が開いたとき、または使用者が必要と判断したときなどのいずれか1つ以上である。
つづいて描画を行う。ステージ7にはガラス板に代えて被描画基板11が置かれる。各ノズル群には先ほど求められたノズル群電圧V0a〜V0dが設定される。ステージ7が主走査方向に移動するとともにヘッド3のノズルから液滴がバンク内に吐出され液体が充填される。そしてヘッド3が副走査に移動し、またステージ7が主走査方向に移動し、このように主走査方向と副走査方向の移動が繰り返されることで被描画基板11内の全バンク21に液体が充填される。その後、乾燥、固化工程を経て、液晶表示装置のカラーフィルタ、有機EL表示装置のEL発光層、PDP装置の蛍光体層やバンク、マイクロレンズを形成するためのレンズ層を製造する。
以上のようにノズル群電圧35を調整することで、バンク21内に充填される液体の体積はすべてのバンクで等しくなり、表示ムラのない高品質な表示装置を製造可能となる。
つづいて描画を行う。ステージ7にはガラス板に代えて被描画基板11が置かれる。各ノズル群には先ほど求められたノズル群電圧V0a〜V0dが設定される。ステージ7が主走査方向に移動するとともにヘッド3のノズルから液滴がバンク内に吐出され液体が充填される。そしてヘッド3が副走査に移動し、またステージ7が主走査方向に移動し、このように主走査方向と副走査方向の移動が繰り返されることで被描画基板11内の全バンク21に液体が充填される。その後、乾燥、固化工程を経て、液晶表示装置のカラーフィルタ、有機EL表示装置のEL発光層、PDP装置の蛍光体層やバンク、マイクロレンズを形成するためのレンズ層を製造する。
以上のようにノズル群電圧35を調整することで、バンク21内に充填される液体の体積はすべてのバンクで等しくなり、表示ムラのない高品質な表示装置を製造可能となる。
図5において、残留物体積目標値は、全てのノズル群33a〜33dに同じとしたので、バンク内に充填される液滴の体積は等しくなるが、ノズル群ごとに異なる残留物体積目標値を設定し、そのノズル群電圧に設定すれば、各ノズル群にそれぞれ異なる液滴量を設定することが可能である。従って、液滴の種類、性能、または必要とする膜厚に合せて異なる液滴量を設定するとよい。
本実施形態では、ヘッド3は、ノズル31に個別に電圧を印加できるとしたが、ノズル群単位でしか電圧を印加できないヘッドでもよい。
また、基板上に集合液滴を形成して、その集合液滴の体積を測定し、測定結果に基づいて液滴吐出量を調整後、被描画基板に変えて、被描画基板上に液晶表示装置のカラーフィルタ、有機EL表示装置のEL発光層、PDP装置の蛍光体層やバンク、マイクロレンズを製造する工程を説明したが、集合液滴の形成、集合液滴の体積測定、液滴量調整を、被描画基板上の空白部分を利用して実施すれば、集合液滴の形成、集合液滴の体積測定、液滴量調整をするための基板を不要にすることができ、かつ被描画基板を用いて液滴量調整することができる。また空白部分以外にも集合液滴の形成、集合液滴の体積測定、液滴量調整後、集合液滴を除去する場合は、集合液滴は被描画基板上の任意の場所を利用することができる。
また、基板上に形成した集合液滴を乾燥、固化した残留物の体積を測定したが、乾燥、固化せずに、集合液滴の体積を測定してもかまわない。
以上には、本発明の液滴吐出量調整方法および描画装置について図を用いて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部は同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
本実施形態では、ヘッド3は、ノズル31に個別に電圧を印加できるとしたが、ノズル群単位でしか電圧を印加できないヘッドでもよい。
また、基板上に集合液滴を形成して、その集合液滴の体積を測定し、測定結果に基づいて液滴吐出量を調整後、被描画基板に変えて、被描画基板上に液晶表示装置のカラーフィルタ、有機EL表示装置のEL発光層、PDP装置の蛍光体層やバンク、マイクロレンズを製造する工程を説明したが、集合液滴の形成、集合液滴の体積測定、液滴量調整を、被描画基板上の空白部分を利用して実施すれば、集合液滴の形成、集合液滴の体積測定、液滴量調整をするための基板を不要にすることができ、かつ被描画基板を用いて液滴量調整することができる。また空白部分以外にも集合液滴の形成、集合液滴の体積測定、液滴量調整後、集合液滴を除去する場合は、集合液滴は被描画基板上の任意の場所を利用することができる。
また、基板上に形成した集合液滴を乾燥、固化した残留物の体積を測定したが、乾燥、固化せずに、集合液滴の体積を測定してもかまわない。
以上には、本発明の液滴吐出量調整方法および描画装置について図を用いて説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部は同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。
この発明はインクジェットを使用した表示装置の製造において、輝度ムラのない表示装置を製造する場合に好適に利用できる。
1 描画装置
3 ヘッド
5 ヘッド移動機構
7 ステージ
9 ステージ移動機構
11 被描画基板
13 表面形状測定手段
15 表面形状測定手段移動機構
17 制御ユニット
21 バンク
31 ノズル
33 ノズル群
35 ノズル群電圧
41 集合液滴
51 光源
59 残留物
69 CCDカメラ
3 ヘッド
5 ヘッド移動機構
7 ステージ
9 ステージ移動機構
11 被描画基板
13 表面形状測定手段
15 表面形状測定手段移動機構
17 制御ユニット
21 バンク
31 ノズル
33 ノズル群
35 ノズル群電圧
41 集合液滴
51 光源
59 残留物
69 CCDカメラ
Claims (9)
- 液滴を吐出する1または複数の液滴吐出ノズルと、
前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する基板と、
前記基板上に形成された集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定手段と
を備えることを特徴とする液滴量測定装置。 - 前記液滴吐出ノズルに駆動電圧を供給する駆動電圧源を備え、前記駆動電圧源より2つ以上の前記液滴吐出ノズルにほぼ等しい駆動電圧を印加することを特徴とする請求項1に記載の液滴量測定装置。
- 前記液滴量測定手段は、光学的に前記基板上に形成された集合液滴の高さ分布を測定して、前記集合液滴の体積を測定することを特徴とする請求項1に記載の液滴量測定装置。
- 前記集合液滴の高さ分布は、基準光と、前記集合液滴の反射光より求めることを特徴とする請求項3に記載の液滴量測定装置。
- 液滴を吐出する液滴吐出ノズルと、
前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する基板と、
前記基板上に形成された集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定手段と、
前記液滴量測定手段の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整手段と
を備えることを特徴とする液滴量調整装置。 - 液滴吐出ノズルより液滴を吐出する吐出工程と、
前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する集合液滴形成工程と、
前記集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定工程と
を備えることを特徴とする液滴量測定方法。 - 液滴吐出ノズルより液滴を吐出する吐出工程と、
前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する集合液滴形成工程と、
前記集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定工程と、
前記液滴量測定工程の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整工程と
を備えることを特徴とする液滴量調整方法。 - 液滴吐出ノズルより液滴を吐出する吐出工程と、
前記液滴吐出ノズルより吐出される液滴によって集合液滴を形成する集合液滴形成工程と、
前記集合液滴の量を非接触方式により測定する液滴量測定工程と、
前記液滴量測定工程の測定結果に基づいて、前記液滴吐出ヘッドの液滴吐出量を調整する調整工程と、
前記液滴吐出ノズルを用いて被描画基板上に液滴を吐出する描画工程と
を備えることを特徴とする被描画基板の製造方法。 - 前記吐出工程は、前記描画工程時における前記液滴吐出ノズルの液滴吐出周期と同じであることを特徴とする請求項8に記載の被描画基板の製造方法。
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