JP2009195837A - 液滴吐出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の液滴吐出装置よりも更にデータ量を抑制することが可能な液滴吐出装置を提供する。
【解決手段】吐出ヘッド８と被着体１８の相対的な移動を検出してパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、そのパルス信号出力手段からのパルス信号をカウントするカウンタと、予め入力されたオリフィス毎の液滴塗布開始位置データとカウンタからのカウント信号に基づいて、当該オリフィス２２の位置が前記各塗布目標位置２１に到達するまでのオリフィス毎の塗布タイミング信号を出力するタイミング制御部５と、該塗布タイミング信号に従って塗布データ転送信号を発生する塗布データ転送信号発生手段と、予め入力された塗布データを解析し、転送に最適化する塗布データ最適化手段と、該塗布データ転送信号に従って最適化された塗布データを転送する塗布データ転送手段と、前記塗布タイミング信号に同期し、かつ該塗布データ信号に基づいて前記オリフィス２２から液滴を吐出するヘッドドライバ７とを備えていることを特徴とするものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、液滴を吐出する液滴吐出装置に係り、特にインクジェット記録装置の原理を応用した液滴吐出装置に関する物である。

インクジェット記録装置は記録媒体に対して非接触で液滴（インク滴）を付着することが出来るため、このインクジェット記録装置の原理を応用した液晶表示装置や有機エレクトロルミネッセンスなどの各種ディスプレイの製造装置（液滴吐出装置）が開発されている。

液晶表示装置では、２枚の液晶基板の隙間を一定に維持するために、微粒子状のスペーサを前記液晶基板間に介在している。そしてスペーサを分散させた塗布液を前記液滴吐出装置を用いて液晶基板に向けて吐出して、スペーサを液晶基板の所定位置に付着する方法が採られている。

この液滴吐出装置によれば、所定の位置にほぼ必要個数のスペーサを配置することが出来、また多数のオリフィスを有する吐出ヘッドを用いれば、多数の所定位置に同時にスペーサを配置することが出来、生産効率が高められるなどの特長を有している。

なお、この種のインクジェット塗布装置に関しては例えば下記のような特許文献１を挙げることができる。

特開２００４−２３０３７９号公報

一般のインクジェット記録装置では、記録媒体に対する記録画素の位置精度はさほど厳しくなく、０．１〜０．０１ｍｍ程度の精度があればよい。これに対してディスプレイ製造装置では、被着体である液晶基板状はすでに精細にパターニングされており、各パターンに対するスペーサの位置精度は約１μｍと非常に厳しい。この約１μｍの位置精度を実現するためには、デジタル画像データの解像度を高める必要があり、そのためにデータ量が必然的に多くなる。

このデジタル画像データ量の増大を抑制するため、スペーサの打ち始めだけ高精度に位置決めして、それ以降はディスプレイ画素の間隔に合わせて正確に繰り返してスペーサを吐出する方法がある。

しかし近年はディスプレイのサイズ増大や生産性を高めるために、１辺が２ｍを超える大型の液晶基板に対し、多数のオリフィスを等間隔に列設した吐出ヘッドを用いて連続して液滴を吐出するようになっており、デジタル画像データの増大はさらに拡大している。
そこでこのような問題を解消するため、前記特許文献１に記載されているような提案がなされている。

本発明の目的は、この提案された液滴吐出装置よりも更にデータ量を抑制することが可能な液滴吐出装置を提供することにある。

前記目的を達成するため本発明の第１の手段は、複数のオリフィスを設けた吐出ヘッドと液滴を着弾する被着体とを相対的に移動させながら、前記被着体上の各オリフィスに対応した各塗布目標位置に対して前記各オリフィスから液滴を吐出して、各塗布目標位置付近に液滴を着弾する液滴吐出装置において、
前記吐出ヘッドと被着体の相対的な移動を検出してパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、そのパルス信号出力手段からのパルス信号をカウントするカウンタと、
予め入力された前記オリフィス毎の液滴塗布開始位置データと前記カウンタからのカウント信号に基づいて、当該オリフィスの位置が前記各塗布目標位置に到達するまでのオリフィス毎の塗布タイミング信号を出力するタイミング制御部と、該塗布タイミング信号に従って塗布データ転送信号を発生する塗布データ転送信号発生手段と、予め入力された塗布データを解析し、転送に最適化する塗布データ最適化手段と、該塗布データ転送信号に従って最適化された塗布データを転送する塗布データ転送手段と、前記塗布タイミング信号に同期し、かつ該塗布データ信号に基づいて前記オリフィスから液滴を吐出するヘッドドライバとを備えていることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記各塗布目標位置付近が１つのディスプレイ画素で構成され、その１つのディスプレイ画素上にスペーサ粒子の塗布目標位置が定められており、該スペーサ粒子を含有する塗布液が各オリフィスから前記塗布目標位置に向けて吐出されることを特徴とするものである。

本発明は前述のような構成になっており、塗布データを転送に最適化することにより、インクジェット塗布装置よりも更にデータ量を抑制することが可能となる。

次に本発明の実施形態を図と共に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体の概略構成図である。

同図に示すように液滴吐出装置は、大きく分けて主制御部１と吐出装置本体２とから構成されている。前記主制御部１は、制御用コンピュータ３と画像展開メモリ４とタイミング制御回路５などを備え、前記吐出装置本体２は駆動波形生成回路６とヘッドドライバ７と吐出ヘッド８と搬送ステージ９とエンコーダ付きステージモータ１０などを備えており、各部は図に示すような接続関係になっている。

前記制御用コンピュータ３はデータ変換ソフトとステージ制御ソフトを内蔵しており、前記データ変換ソフトはキーボード（図示せず）やマウス（図示せず）などを介して入力されたパターンデータに基いて塗布条件設定データとタイミング制御データとを生成し、これらデータ（塗布条件の設定に関するデータ１７）のうちの必要なものを図に示すよう画像展開メモリ４とタイミング制御回路５と駆動波形生成回路６に送信する。前記ステージ制御ソフトは、搬送ステージ９の動作を制御するものである。

前記画像展開メモリ４へは、前記制御用コンピュータ３から具体的には後述する塗布ピッチならびに塗布ドット数などの塗布条件の設定に関するデータ１７が入力設定される。
前記タイミング制御回路５へは、前記制御用コンピュータ３から具体的には塗布開始位置タイミング制御データなどの塗布条件の設定に関するデータ１７が入力設定されるとともに、ステージモータ１０のエンコーダから搬送ステージ速度を表すエンコーダパルス信号１１のカウントデータが入力される。

このタイミング制御回路５では、設定された塗布開始位置や搬送ステージ速度に基いて各オリフィスが塗布を開始するように、エンコーダパルス信号１１をカウントし、各オリフィス毎の塗布タイミング信号１２を前記画像展開メモリ４へ送信する。また各オリフィス毎のタイミング信号１２に同期して駆動波形生成信号１３が駆動波形生成回路６へ送信されて駆動波形の電圧や形状が設定される。

前記画像展開メモリ４では、塗布ピッチならびに塗布ドット数の設定を元に画像展開を行ない、オリフィスの配列に合わせてデータの並び替えを行う。並び替えられた塗布データ１４はオリフィス毎塗布タイミング信号１２に同期してヘッドドライバ７へ転送される。
前記駆動波形生成回路６では、前記タイミング制御回路５からの駆動波形生成信号１３に基いて駆動波形信号１５を生成し、それを吐出ヘッド８に出力する。またヘッドドライバ７では、前記画像展開メモリ４からの塗布データ１４に基いてドライブ信号１６を生成し、それを吐出ヘッド８に出力する。

図２は、吐出ヘッド８とスペーサ塗布目標位置２１との関係を示す平面図である。同図に示すようにスペーサを塗布すべきディスプレイセル１９の表面にはＲ、Ｇ、Ｂのディスプレイ画素２０が規則正しく配列されている。本実施例形態の場合、各ディスプレイ画素の中央位置にスペーサを含んだ液滴が着弾（付着）される。ディスプレイの種類などによっては、ディスプレイ画素２０とディスプレイ画素２０の間に形成されている網目状の遮光膜の交叉部分に液滴を着弾（付着）する場合もある。

図に示す用に吐出ヘッド８には複数のオリフィス２２がＰ１のピッチで一直線上に等間隔に形成されている。前記ディスプレイセル１９を複数所定の間隔をおいて形成された大型の基板材料１８を図１に示すように搬送ステージ９を搬送ステージ移動方向２３に移動するとともに、図２に示すようにディスプレイ画素２０上の塗布目標位置２１に対して吐出ヘッド８の各オリフィス２２から液滴を吐出することにより、ディスプレイセル１９上に連続して液滴を着弾（付着）することができる。

このとき、着弾目標位置ピッチＰ２はディスプレイの種類などによって異り、オリフィスのピッチＰ１と一致しないことが多々ある。そのため図３に示すように、（Ｐ１×ｃｏｓθ）＝Ｐ２となるよう吐出ヘッド８の傾斜角度θを調整して、塗布目標位置ピッチＰ２に合わせる場合もある。

ディスプレイ製造装置においては、基板材料１８上のディスプレイセル１９に対し、全てのディスプレイ画素へ液滴を着弾（付着）させることもあれば、図２および図３に示すように画素１つ飛びに着弾（付着）させたり、画素ｎ個飛びに着弾（付着）させるなど、ディスプレイの種類などにより様々な着弾のパターンが存在する。
一般のインクジェット記録装置では、文字や画像を印刷するため印刷媒体上の液滴吐出位置に規則性はなくランダムであるが、ディスプレイ製造装置においては一般に、この着弾パターンはディスプレイセル１９上において、全ディスプレイ画素に対して吐出したり、ｎ個飛びであったりと周期性をもっており、図２および図３の例においては図４に示すような着弾パターンを基本マトリックス２４とし、これを縦横に繰り返すような着弾パターンとなる。

制御用パソコン３から画像展開メモリ４へデジタル画像データ１７を送信する際、一般のインクジェット記録装置のように全画素分のデータをそのままを送信すると、ディスプレイ製造装置に必要な解像度や基板材料の寸法（塗工面積）の大きさから、デジタル画像データ１７は肥大化し、データ転送の時間を要すことから生産効率の悪化へとつながる。
それに対し本実施例の形態におけるディスプレイ製造装置においては、図１に示した前記制御用コンピュータ３では、予め入力された塗布データを解析し、図４に示すような基本マトリックス２４を抽出する。画像展開メモリ４へ送信するデータ信号１７は、該基本マトリックス２４のデジタル画像データの他に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への繰り返し回数、使用するオリフィスの選択信号も送信することにより、画像展開メモリ４にて塗工データの展開が可能となる。図４の例では１２ｂｉｔの基本マトリックス画像データと、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への繰り返し回数、使用するオリフィス選択信号（例えば吐出ヘッド８内のオリフィス２２の数のｂｉｔデータ）のみでデジタル画像データの送信が済み、デジタル画像データの増大を抑制し、データ転送の時間の短縮が可能になり、生産効率の向上へとつながる。

前記実施形態では液晶表示装置の製造の場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばエレクトロルミネッセンスの製造、あるいは沈降や凝集しやすい高濃度の電子部品用インクを使用して製造する積層セラミック電子部品や高周波電子部品の如き電子部品の製造など他の技術分野においても適用可能である。

また実施形態では固体微粒子を混合分散した塗布液を吐出する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばインクジェット記録装置などの固体微粒子を含有しない塗布液を吐出する場合にも適用可能である。

本発明の実施形態に係る液滴吐出装置の全体の概略構成図である。 吐出ヘッドとスペーサ塗布目標位置との関係を示す平面図である。 吐出ヘッドとスペーサ塗布目標位置との関係を示す別の実施例における平面図である。 着弾パターンの基本マトリックスの一例を示す図である。

符号の説明

１：主制御部、２：吐出装置本体、３：制御用コンピュータ、４：画像展開メモリ、５：タイミング制御回路、６：駆動波形生成回路、７：ヘッドドライバ、８：吐出ヘッド、
９：搬送ステージ、１０：ステージモータ、１１：エンコーダパルス信号、１２：オリフィス毎塗布タイミング信号、１３：駆動波形生成信号、１４：塗布データ、１５：駆動波形、１６：ドライブ信号、１７：塗布条件の設定に関するデータ、１８：基板材料、１９：ディスプレイセル、２０：ディスプレイ画素、２１：塗布目標位置、２２：オリフィス、２３：搬送ステージ移動方向、Ｐ１：オリフィスピッチ、Ｐ２：塗布目標位置ピッチ、θ：吐出ヘッドの傾斜角度、２４：基本マトリックス。

Claims (2)

1. 複数のオリフィスを設けた吐出ヘッドと液滴を着弾する被着体とを相対的に移動させながら、前記被着体上の各オリフィスに対応した各塗布目標位置に対して前記各オリフィスから液滴を吐出して、各塗布目標位置付近に液滴を着弾する液滴吐出装置において、
   前記吐出ヘッドと被着体の相対的な移動を検出してパルス信号を出力するパルス信号出力手段と、そのパルス信号出力手段からのパルス信号をカウントするカウンタと、予め入力された前記オリフィス毎の液滴塗布開始位置データと前記カウンタからのカウント信号に基づいて、当該オリフィスの位置が前記各塗布目標位置に到達するまでのオリフィス毎の塗布タイミング信号を出力するタイミング制御部と、該塗布タイミング信号に従って塗布データ転送信号を発生する塗布データ転送信号発生手段と、予め入力された塗布データを解析し、転送に最適化する塗布データ最適化手段と、該塗布データ転送信号に従って最適化された塗布データを転送する塗布データ転送手段と、前記塗布タイミング信号に同期し、かつ該塗布データ信号に基づいて前記オリフィスから液滴を吐出するヘッドドライバとを備えていることを特徴とする液滴吐出装置。
2. 請求項１に記載の液滴吐出装置において、前記各塗布目標位置付近が１つのディスプレイ画素で構成され、その１つのディスプレイ画素上にスペーサ粒子の塗布目標位置が定められており、該スペーサ粒子を含有する塗布液が各オリフィスから前記塗布目標位置に向けて吐出されることを特徴とする液滴吐出装置。

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