JP2015138693A - インクジェット印刷方法 - Google Patents

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【課題】ディスプレイパネルの画素を形成するインクジェット印刷方法で,吐出された液滴が画素領域外へはみ出すことを低減する。
【解決手段】分離された複数の画素領域から構成されたディスプレイパネルに用いる基板1に対し,複数のノズル3aを持つインクジェットヘッド3から,インクを液滴状にして吐出させ,前記基板の前記画素領域にインクを供給するインクジェット印刷方法であって、各画素領域1cには吐出する液滴数が指定液滴数となるように,複数のノズル群を割り当てて配置し,予め,基板面上の着弾が予定される着弾位置である基準着弾格子に複数のノズルから吐出した液滴を着弾させ,基準着弾格子とのズレ量から,予測される着弾位置を予測着弾格子として求めておき,予測着弾格子の内、各画素領域に内包される予測着弾格子を画素内予測着弾格子として選択し、画素領域毎に、画素内予測着弾格子に対して指定液滴数を配分し,インクを吐出させる。
【選択図】図13

Description

本発明は,有機EL(Electro Luminescence)等の表示デバイス用のディスプレイパネルの発光層やその他の塗布工程に用いるインクジェット印刷装置のインクジェット印刷方法に関するものである。
有機ELディスプレイパネルの有機発光層の形成方法として,低分子有機材料もしくは,高分子有機材料を溶媒塗布法にて形成する方法がある。
溶媒塗布法により有機発光層を形成する代表的な手段の一つに,インクジェット印刷装置を用いて,有機発光材料を含むインクの液滴を,ディスプレイ基板の画素領域に吐出して,有機発光層を形成する方法がある。このとき吐出されるインクの液滴には,有機発光材料と溶媒が含まれる。
一般的なインクジェット印刷装置は,複数のノズルを有するインクジェットヘッドを有し,インクジェットヘッドのノズルと印刷対象の位置関係を制御しながら,ノズルからインクを吐出することで,印刷対象にインクを塗布するものである(例えば,特許文献1参照)。特許文献1には,基板に着滴した液滴が画素領域と呼ばれる凹みの中を等方向に広がって所定の線幅を有する画素を形成することが開示されている。
インクジェットヘッドの複数のノズルを用いて,線幅を有する画素を複数形成する時に,各ノズルでの吐出着弾位置に位置ズレがあると,着滴の目標位置である自画素領域内に必要量の液滴が吐出されず,総液量が減少し形成される発光層の厚みが,他画素領域と異なる場合がある。また,位置ズレを起こした液滴が,隣接する画素領域内に吐出されると,隣接画素領域の液滴量が増大し,成される発光層の厚みが,他画素領域と異なる場合がある。ここで,隣接画素領域が自画素領域と異なる発光インクである場合,混色発光になる場合がある。さらに,自画素領域と隣接画素領域との間に位置ズレを起こした液滴が着弾すると,画素領域間を液滴がブリッジし,両方の画素領域が連結してしまい,2画素領域の混色発光になる場合がある。そのため,あらかじめ,各ノズルから液滴を吐出させ,着弾のズレ量を得,ズレ量を打ち消す向きに印刷画像データを変形させる方法が提案されている(例えば,特許文献2)。
図16は,特許文献2に開示されている,インクジェットヘッドが主走査方向に移動し,印刷画像のドットを吐出し,副走査方向に移動する印刷装置において,吐出されるドットが主走査方向に1ドットズレる場合に,ズレを補償しズレのない印刷を行う一例である。
インクジェットヘッドは両端の各々2個は予備ノズルと6個の本ノズルの合計10個のノズルからなり,印刷画像は主走査方向に6画素,副走査方向に7画素からなる。インクジェットヘッドを主走査方向に上移動させ1列(6画素)該当画像を吐出させ,次の列に副走査させ,下移動させ2列目に該当画像を吐出させる。これを繰返し,7列分副走査させると目的の42画素の印刷画像が印刷対象に印刷される。この例では,主走査方向に上から3画素目,副走査方向に左から1画素目から7画素にのみドットを吐出する印刷画像である。
図16の(a)は主走査方向にズレが発生しない場合の使用したノズルと印刷結果の関係を記す。図16の(b)は主走査方向に1ドットズレが発生した場合に,主走査方向4画素目に印刷される様子を示す。図16の(c)は主走査方向に1ドットズレが発生した場合に予備ノズル100を用い,本ノズル200を未使用にし,印刷画像を1ドットずらして割り当てた,使用ノズルと印刷結果の関係を記す。
この様なズレに対する補正を行うことで、ズレの発生有無にかかわらず,印刷対象には,主走査方向に上から3画素目,副走査方向に左から1画素目から7画素にのみドットが印刷されている。
また,インクジェット装置においては,インクジェットヘッドが液滴を吐出する時間が少しでも停止(例えば,60秒間の吐出停止)するだけで不吐出ノズルが発生し,また連続吐出状態であっても,不吐出ノズルが発生する場合がある。そのため,一般的には,不吐出ノズルからインクを吸引する回復作業等が行われている(例えば,特許文献3参照)。また,不吐出ノズルが発生した場合,不吐出ノズルをそのままの状態にしておき,吐出可能な他のノズルによって本来記録すべき領域に対して補完する方法が提案されている(例えば,特許文献4参照)。
図17は,特許文献4に開示されている,インクジェットヘッドとそのインクジェットヘッドにより塗布すべき対象である基板への吐出結果を示す一例である。図17おいて,インクジェットヘッド11には,基板12に塗布するために,複数のノズルが設けられている。複数のノズルは,走査動作において,格子状画素領域により囲まれた各吐出領域13a,13b13c内がインクの着滴位置(いわゆる,着弾地点)となるよう配置されている。符号Xで示す矢印がインクジェットヘッド11もしくは基板12の走査方向である。例として3つの吐出領域を記す。各吐出領域13a,13b13cに8滴吐出させる例である。吐出領域13aは全てが正常な吐出ノズル番号1〜8により塗布する場合の吐出状態を示す。吐出領域13aに示すように,全てのノズルからインクが正常に吐出されている。吐出領域13bは,同じ吐出領域内に不吐出ノズル番号12が単独で発生した場合の吐出状態を示している。吐出領域13bに示すように,不吐出ノズルが単独で発生した場合には,1回の走査において,不吐出ノズルが塗布すべき吐出領域内における吐出ノズル(ノズル番号13)から2倍の液適量,即ち2回の液滴によりインクを塗布して補完する塗布データが作成される。このとき,吐出周波数を通常の2倍としている。吐出領域13cは,同じ吐出領域内に不吐出ノズルが2つ連続で発生した場合の吐出状態を示している。吐出領域13cに示すように,同じ吐出領域内に不吐出ノズル番号25,26の2つ発生した場合には,1回の走査において,2つの不吐出ノズルが塗布すべき吐出領域内における他の2つの吐出ノズル(ノズル番号24,27)のそれぞれから2回の液滴によりインクを塗布して補完する塗布データが作成される。なお,各吐出領域13a,13b13c中の黒丸は吐出液滴,白丸は該当ノズルでは吐出させない様子である。
特開2003−266669号公報 特開2000−318145号公報 特開2004−142422号公報 特開2011−018632号公報
しかしながら,特許文献2の構成では,ズレ量が主走査方向にドット(画素)ピッチのズレ以外の場合,たとえば−1.3画素主走査方向にズレている場合,主走査方向に0.8画素でかつ副走査方向に−0.7画素ずれている場合,などほとんどの場合,ズレの補償が画素分解能で,しかも主走査方向の補正になる。前者の場合は,主走査方向に−1画素補正し,後者の場合は主走査方向に1画素補正する。結果,前者の場合,主走査方向は−0.3画素が補正されず,後者の場合,主走査方向は−0.2画素が補正されず,副走査方向は−0.7画素がまったく補正されないこととなり,画素領域内に指定量の液滴が着弾されなかったり,隣接画素領域に混入するなど,欠陥画素領域や混色発光をもたらすという問題(第1の課題)があった。
また,特許文献4では,不吐出ノズルが発生した場合に,画素領域内に着弾する近傍の代替ノズルで不吐出ノズルを補完するため,代替ノズルに着弾ズレがあった場合,特に主走査方向へのズレがあった場合,画素領域外にはみ出し,画素領域内に指定量の液滴が着弾されなかったり,隣接画素領域に混入するなど,欠陥画素領域や混色発光をもたらすという問題(第2の課題)があった。
本発明は,上記従来の第1の課題を解決するもので,例えばズレ補正分解能による丸めがなく,画素領域外へのはみ出しがない,画素領域内に概ね指定液滴数を着弾させることができるインクジェット印刷方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記第1の課題に加えて上記第2の課題をも解決するものであり、不吐出ノズルがある場合でも,画素領域外へのはみ出しがなく,画素領域内に概ね指定液滴数を着弾させることができるインクジェット印刷方法を提供することを目的とする。
第1の本発明は、
分離された複数の画素領域から構成されたディスプレイパネルに用いる基板に対し,複数のノズルを持つインクジェットヘッドから,インクを液滴状にして吐出させ,前記基板の前記画素領域にインクを供給するインクジェット印刷方法であって、
前記各画素領域には吐出する液滴数が指定液滴数となるように,複数のノズル群を割り当てて配置し,
あらかじめ,前記基板面上の着弾が予定される着弾位置である基準着弾格子に前記複数のノズルから吐出した液滴を着弾させ,前記基準着弾格子とのズレ量から,予測される着弾位置を予測着弾格子として求めておき,
前記予測着弾格子の内、前記各画素領域に内包される前記予測着弾格子を画素内予測着弾格子として選択し、
前記画素領域毎に、前記画素内予測着弾格子に対して前記指定液滴数を配分し,インクを吐出させる、ことを特徴とするインクジェット印刷方法である。
また、第2の本発明は、
前記予測着弾格子を求める際、あらかじめ複数回、前記基板面上に着弾させ,前記基準着弾格子とのズレ量を複数回取得し,前記複数回取得したズレ量の標準偏差を求め,
前記標準偏差の3倍の範囲を予測着弾格子領域とし,
前記画素内予測着弾格子は、前記予測着弾格子の内、前記予測着弾格子領域が前記各画素領域に内包される前記予測着弾格子である、ことを特徴とする上記第1の本発明のインクジェット印刷方法である。
また、第3の本発明は、
前記画素内予測着弾格子を選択する際,前記ズレ量が許容値以上にずれた場合の画素内予測着弾格子は除外し,前記除外した残りを画素内予測着弾格子とし,前記残りの画素内予測着弾格子に前記画素領域毎に前記指定液滴数を配分し,全ての前記画素領域に対して前記配分を行う、ことを特徴とする上記第1又は上記第2の本発明のインクジェット印刷方法である。
また、第4の本発明は、
前記複数のノズルのうち,一部が不吐出ノズルとなった場合に,前記不吐出ノズルに対応する液滴の着弾位置は、前記予測着弾格子から除外する、ことを特徴とする上記第1から上記第3のいずれか1の本発明のインクジェット印刷方法である。
また、第5の本発明は、
複数の液滴が着弾可能な画素領域を複数備えた、ディスプレイパネルに用いる基板に対し、複数のノズルが配列されたインクジェットヘッドから基準着弾位置に向けて前記液滴を吐出させ、前記基板の前記各画素領域に前記液滴を着弾させるインクジェット印刷方法であって、
予め、前記複数のノズルから前記基準着弾位置に向けて前記液滴を吐出させ、前記吐出させた液滴の実際の着弾位置を測定し、前記基準着弾位置と前記実際の着弾位置との対応関係を取得し、
前記実際の着弾位置の中から、前記各画素領域内に収まる前記実際の着弾位置を選択し、
前記予め取得した前記対応関係に基づいて、前記選択された実際の着弾位置に対応する前記基準着弾位置を特定し、
前記特定結果に基づいて、前記ノズルから前記液滴を吐出させる、ことを特徴とするインクジェット印刷方法である。
本発明によれば、吐出された液滴が画素領域外へはみ出すことを低減できる。
また、本発明によれば、不吐出ノズルがある場合でも、吐出された液滴が画素領域外へはみ出すことを低減できる。
本発明の実施の形態1におけるディスプレイパネル用基板の概念図 本発明の実施の形態1におけるディスプレイパネル用基板の概略断面図 本発明の実施の形態1における画素領域と吐出ドット格子の関係図 本発明の実施の形態1におけるインクジェット印刷装置の概念図 本発明の実施の形態1における着弾検査用格子模様を記した図 本発明の実施の形態1における目標格子(基準着弾格子とも呼ぶ)への着弾状態を記録した図 本発明の実施の形態1における100回の実際の着弾状態を記した図 本発明の実施の形態1における座標X=1,Y=35における,100回の実際の着弾状態を記録した図であって、a)は100回の着弾分布図、b)はX方向のズレ量をヒストグラム表示した度数グラフ、c)はY方向のズレ量をヒストグラム表示した度数グラフ 本発明の実施の形態1における100回の実際の着弾位置の目標位置(基準着弾位置)とのズレ位置の偏りとばらつきを記録した図表であって、a)は700ドット位置の100回の偏り,ばらつき量の一覧表、b)は座標Y=1,10,11,20について座標Xと偏りXの関係を記したグラフ、c)は座標Y=1,10,11,20について座標Xと偏りYの関係を記したグラフ 本発明の実施の形態1における100回の実際の着弾位置の目標位置(基準着弾位置)とのズレ位置の偏りとばらつきの内,座標X=18について記録した図表であって、a)は100回の偏り,ばらつき量の一覧表、b)は座標Yと偏りX,Yの関係を記したグラフ 本発明の実施の形態1におけるステージ移動による印刷動作における,印刷基板とインクジェットヘッドの関係を記した図であって、a)はステージ移動ゆがみとインクジェット取り付けズレがない場合の図、b)はステージ移動ゆがみ、およびインクジェット取り付けズレがある場合の図 本発明の実施の形態1における印刷対象基板の画像領域内と目標着弾液滴数の関係を記した印刷用基準画像データ図 本発明の実施の形態1における100回の実際の着弾の着弾位置ズレに基づいて,印刷用基準画像データを変更するための,想定着弾位置を記した図 本発明の実施の形態1における100回の実際の着弾の着弾位置ズレに基づいて,印刷用基準画像データを変更した,ズレ補正済印刷用基準画像データ図 本発明の実施の形態2における不吐出ノズル情報と,100回の実際の着弾の着弾位置ズレに基づいて,印刷用基準画像データを変更するための,想定着弾位置を記した図 特許文献2に開示されたインクジェットヘッドから吐出されるドットが1ドットズレる場合にズレを補償する方法を説明する模式図 特許文献4に開示されたインクジェットヘッドにより不吐出ノズルについての補完方法を説明する模式図 (a)、(b)は本実施の形態におけるインクジェットヘッドの配置の変形例を示す概略平面図
以下本発明の実施の形態について,図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は,実施の形態1におけるディスプレイパネル用基板の概念図である。
1はディスプレイパネル用の基板である。1aは基板1の上の撥液膜である。1bは撥液膜1a上のバンクでノズル方向yに伸びている。
1cは画素領域で,撥液膜1aとバンク1bにより基板1上で区切られる。
バンク1bは隣接する画素領域1cをSCAN方向xで区切っている。複数の画素領域1cの各画素領域中心は,SCAN方向xに対して間隔Lpxで配置され,ノズル方向yに対して間隔Lpyで配置されている。画素領域1cは,画素領域中心から,SCAN方向xに±Lwx/2,ノズル方向yに±Lwy/2で張られた円縁長方形領域である。
図2は,実施の形態1におけるディスプレイパネル用基板1の断面図である。
図2(a)は図1のディスプレイパネルのA−A線分で切り出した断面図である。A−A断面では,画素領域1cをSCAN方向xに切り出しており,バンク1bではさまれる画素領域1c部分には撥液膜1aが存在しない。
図2(b)は図1のディスプレイパネルのB−B線分で切り出した断面図である。B−B断面では,画素領域1cでは無い部位をSCAN方向xに切り出しており,バンク1bではさまれる部分には撥液膜1aが存在している。
図2(c)は図1のディスプレイパネルのC−C線分で切り出した断面図である。C−C断面では,画素領域1cをノズル方向yに切り出しており,バンク1bは存在せず,撥液膜1aではさまれる画素領域1c部分には撥液膜1aが存在しない。
図3は,実施の形態1における画素領域1cと吐出ドット格子の関係図である。
1cは画素領域であり,SCAN方向xにLwx,ノズル方向yにLwyで張られた円縁長方形領域である。
1eは画素内着弾領域で,SCAN方向xにewx,ノズル方向yにewyで張られた着弾可能な画素領域である。画素内に着弾させる液滴は,この画素内着弾領域1e内に吐出させる。
1dは着弾逃げ部分で,画素領域1c部分から画素内着弾領域1dを差し引いた領域である。着弾逃げ部分1dは,ノズルから吐出される液滴がずれて吐出された場合(着弾ズレ)に画素領域1cからはみ出さないようにするための余裕領域である。
2aは印刷吐出ドット格子で,SCAN方向印刷分解能pxの幅でSCAN方向xに,ノズル方向印刷分解能pyの幅でノズル方向yに,各々張られた破線の交点で,十字状に張られたマス目の格子部分である。SCAN方向印刷分解能px,ノズル方向印刷分解能pyの決定方法は後述する。
2bは着弾領域内ドット格子で,印刷吐出ドット格子2aのうち,画素内着弾領域1e内に配置される液滴を吐出する格子を示している。
本実施例では,画素内着弾領域1e内に標準で8滴を吐出させる。この8滴と画素内着弾領域1e,および,図4で説明するノズル方向y間隔Lnyの関係から,SCAN方向印刷分解能px,ノズル方向印刷分解能pyを決定する。本実施例では,SCAN方向xに3ドット,ノズル方向yに4ドットの計12ドット分を画素内着弾領域1e内に確保するように,SCAN方向印刷分解能px,ノズル方向印刷分解能pyを決定した。
着弾領域内ドット格子2bのうち,吐出を行う8滴の着弾領域内ドット格子2bは,黒丸表記している。吐出しない4滴着弾領域内ドット格子2bは白丸で表記している。吐出する8滴の座標配置の重心位置が,画素領域1cの中心位置になるように吐出する8滴を配分した。
図4は,実施の形態1におけるインクジェット印刷装置の概念図である。
1は印刷対象の基板である。
3は,インクジェットヘッドであり1つ,もしくは複数個のヘッドをノズル方向yに並べて配置してある。本実施形態は2つのインクジェットヘッドからなる。
3aはノズルであり,ノズル方向yに対して間隔Lnyで配置されている。2つの,インクジェットヘッド3のつなぎ目でも,この間隔Lnyは維持される。このため,ノズル方向印刷分解能pyはノズル方向y間隔Lnyと同一になる。
4は基板を走査する移動ステージである。
5はインクジェット制御器であり,ノズル駆動信号をインクジェットヘッド3の各ノズルに出力する。インクジェット制御器5は,位置検出器5a,印刷タイミング発生器5b,駆動信号発生器5c,ノズル毎体積量保持器5d,印刷ドットデータ保持器5e,印刷データ生成器5f,駆動信号選択器5g、からなる。以下,各々を説明する。
位置検出器5aは印刷対象基板1が載せられた移動ステージ4の位置情報をパルス信号に変換し,位置情報パルス信号を発生するものである。
吐出タイミング発生器5bは,あらかじめ設定されたSCAN方向印刷分解能pxに基づき,位置検出部5aから出力される位置情報パルス信号を分周し,インクジェットヘッド3のノズルを駆動する電圧波形の発生タイミングを規定する吐出タイミング信号を生成して出力するものである。
駆動信号発生器5cは,吐出タイミング発生器5bからの吐出タイミング信号に基づきインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動波形信号を出力する。
印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dは,インクジェットヘッド3のすべてのノズル3aが基板の全ての格子点に向けて着弾させたときのドット毎の着弾ズレ量の偏りX,Y,ばらつきX,Yをノズル毎に保持するものである。
印刷ドットデータ保持器5eは,印刷対象基板上に印刷分解能px,pyで張られる格子2a上に吐出ドットを指示する印刷元データを保持しているものである。
印刷データ生成器5fは,印刷ドット保持器5eの印刷元データ情報と,印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dのドット毎の着弾偏り,バラツキを入力し,印刷基板1の画素内着弾領域1eに着弾するような印刷データを生成し,印刷分解能px,pyに対応して,吐出液滴ドットごとの吐出オン/オフ状態を決定した印刷ビットマップデータに変換する。
駆動信号選択器5gは,印刷データ生成器5fから送られてくる,印刷ビットマップデータのドットごとの吐出オン/オフ指示に従い,駆動信号発生器5cからの駆動波形信号をノズルごとにオン/オフする,ノズル連動吐出制御バス信号,をインクジェットヘッド3に出力することによりインクの吐出を制御する。
次に,本発明の特徴である,すべての画素領域内に指定数の液滴を着弾させることができる,印刷例について説明する。
まず,印刷に先立って,ディスプレイパネルと同等サイズの液滴着弾観測用の基板に,一面に着弾させ,基板上での目標着弾位置30(基準着弾位置30とも呼ぶ)とのズレの様子を測定する。
図5は液滴着弾観測用基板にpy分解能で並ぶ,全20個のノズル3aから,分解能pxで35回,1滴ずつ,吐出させる印刷データの様子を表したものである。横方向はステージSCAN方向で,x1からx35まで着弾位置xがあり,縦方向はノズル方向で,y1からy20まで着弾位置yがあり,各々が張る格子状に着弾位置x,yとして,700ドットが存在する。この様子を格子上の白丸(○)で表示している。
この印刷データを液滴着弾観測用基板に印刷する,印刷動作について,図4を用いて説明する。
あらかじめ印刷分解能pxで35回,分解能pyで20箇所に印刷する格子状ドット印刷画像を準備し,各々,印刷タイミング発生器5b,印刷ドットデータ保持器5eに設定しておく。印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dには全てのドットでズレなし(0)を設定しておく。移動ステージ4上に,液滴着弾観測用基板を載せる。移動ステージ4をインクジェットヘッド3に対して移動させると,正弦波信号からなる位置情報が時系列に発生する。位置情報は位置検出器5aに入力され,位置情報パルスに整頓され,吐出タイミング発生器5bに入力される。吐出タイミング発生器5bでは,あらかじめ設定された印刷解像度pxに基づき,入力された位置情報を分周し,印刷ドットごとの吐出信号として,吐出タイミング信号を発生する。吐出タイミング信号は,駆動信号発生器5cに入力され,吐出タイミング信号に基づきインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動波形信号を出力する。
一方,印刷ドットデータ保持器5eに格納された,20ノズル×35回の格子状ドット印刷画像と,全てのドットでズレなし(0)が指示された,印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dのズレ情報から,印刷データ生成器5fで論理印刷ビットマップデータが生成され,ノズル連動吐出オン/オフ情報として出力される。
駆動信号選択器5gは,印刷データ生成器5fから送られてくる,ノズル連動吐出制御バス信号のノズルごとの吐出オン/オフ指示に従い,駆動信号発生器5cからの駆動波形信号をノズルごとにオン/オフすることにより,インクの吐出を制御する。
移動ステージ4がインクジェットヘッド3の下を速度Vxで通過すると,上記の動作が繰り返し実行され,液滴着弾観測用基板上には,印刷分解能pxで,印刷ドットデータに基づきインクが吐出され,完全に通過し終わると,印刷ドットデータに基づく吐出がすべて液滴着弾観測用基板上に着弾し終わっている。
図6は液滴着弾観測用基板にpy分解能で並ぶ,全20個のノズル3aから,分解能pxで35回,1滴ずつ,吐出させた,基板上の着弾状態の様子を表したものである。横方向はステージSCAN方向で,x1からx35まで,目標着弾位置xがあり,縦方向はノズル方向で,y1からy20まで目標着弾位置yがあり,各々が張る格子状に目標着弾位置x,yとして,700ドットが存在する。格子上の白丸(○)は,目標着弾位置で,黒丸(●)は実際に着弾した着弾位置を表している。ドット位置(x1,y1)の目標着弾位置30から実際の着弾位置40に向かって記された矢印はドット位置(x1,y1)での着弾ズレ量になる。同様に,(x35,y1),(x1,y2),(x35,y2),・・・(x1,y20),(x35,y20) に代表ドット位置での着弾ズレ量を矢印で記している。
次に,上記の,ディスプレイパネルと同等サイズの液滴着弾観測用の基板に,一面に着弾させ,基板上での目標着弾位置とのズレの様子を測定する,作業を99回行い,700ドット位置に対して,各々合計100回の着弾ズレ量を得る。
図7は,700ドット位置に対して,各々100回の着弾ズレ量測定を行い,各100回のズレ量の様子を丸の白黒の濃淡で表したものである。濃淡が濃いほど,着弾の度数が多く,薄いほど度数が少ない様子となる。矢印は前記同様,目標着弾位置30(白丸(○))から100回の実際の着弾位置40の平均位置に向けて引いた着弾ズレ量を表している。それら平均位置を全700ドットで隣接するドット同士を直線で結んだものを,実着弾変形格子と呼び,記している。
図8は,図7の実着弾変形格子のうち,(x35,y1)の実着弾位置の様子を記している。図8(a)は,目標着弾位置(x35,y1)から,X方向にxd_x35y1,Y方向にyd_x35y1ズレた位置に100回の着弾の平均値があり,その周囲に,X方向に標準偏差の3倍(3σ)のx3s_x35y1が分布し,Y方向に標準偏差の3倍(3σ)のy3s_x35y1が分布している様子を記している。図8(b)は,100回の着弾ズレ測定結果のXズレの度数分布を,図8(c)は同じくYズレの度数分布を各々記している。これらの場合,着弾ズレのX平均は−10.56um,Y平均は−7.86umであり,Xの3σは2.28um,Yの3σは1.82umである。
図9(a)は,図7の実着弾変形格子の700ドット全ての格子について,各々100回のズレ量X,Yの平均値と,3σを表にしたものである。平均値は目標着弾位置からの偏りとして表記し,3σは平均値に対するばらつきとして表記している。図9(b)は図9(a)のうち,y1,y10,y11,y20にY位置を固定し,X位置をx1からx35まで変化させたときの,偏り量dxをグラフにしたものである。横軸をX位置,Y軸を偏り量dxとしている。図9(c)は図9(b)同様にY軸を偏り量dyとしてグラフにしたものである。
図10(a)は,図9(a)のデータのうち,X位置を18に固定したときの,Y位置y1からy20までの偏り量dx,dyとばらつきs3x,s3yを一覧表にしたものである。図10(b)は図10(a)の偏り量X,Yをグラフにしたものである。横軸をY位置,Y軸を偏り量dx,dyとしている。
これら,図9(b),図9(c),図10(b)の着弾の偏りの様子から,移動ステージ4の走行癖と,インクジェットヘッド3の配置について,考察する。
図9(b)の,インクジェット3の両端のy1とy20について偏りdxに注目する。y1位置の着弾の偏りdxの位置Xに沿った変動は,−30umから5umと周期性をもって変動している,y20のそれは,y1と変位方向がちょうど正負逆の挙動を示し,−10umから15umに変動している。また,インクジェット3の中央部分のy10,y11について同様に偏りdxに注目すると,変動はなく一定の偏りを保っている。この現象は,SCAN方向を前面に見ての左端y1が,X方向に正に偏る時,右端y20が負方向に同程度偏る現象を,位置Xに沿って続けており,かつ,ステージ中央部分のy10,y11は偏りdxの変動がほとんどない現象である。これは,移動ステージ4が左右に揺れながら,SCAN方向に進んでいる現象と推定できる。いわゆるヨーイングである。
図9(c)の偏りdyに注目する。先に注目したy1,y10,y11,y20での偏りdyは位置Xが進むに従い,皆同程度減少する傾向が見られる。これは,移動ステージ4がSCAN方向に進むに連れノズル方向に少量移動している現象と推定できる。いわゆる斜め送りである。
図10(b)は位置Xを移動ステージ4の中央付近の18に固定し,偏りdx,dyをグラフにしたものである。位置Xを固定して偏りを観察することで,インクジェットヘッド3から同時に吐出された着弾の様子を得ることができる。すなわち,インクジェットヘッド3の配置に関する情報が得られる。インクジェットヘッド3は10ノズルからなるヘッドユニットを2つ組み合わせて配置している。ノズル1から10までと,11から20までである。そこで,位置yを1から10と,11から20で分けて,偏りdxとdyの様子を調べてみる。dyは,1から10までが平均で5umほどであり,11から20までは平均で−5umほどである。これは,2つのヘッドユニットのy方向の間隔が基準配位置より,10um程度近づいていることを示している。一方,dxは,1から10までは平均では0umであり,ばらつきが15umから−18umを示しており,11から20では平均では0umであるが,ばらつきは位置yが13から19に進むに従い,50umも増加する傾向がある。これは,ノズル11から20のヘッドユニットが,ノズル番号が進むに従いY方向に変位している,すなわち,傾いて取り付けられていることを示している。
以上をまとめると,移動ステージ4のヨーイングと斜め送り,ヘッドユニットのy方向の近接取り付けと11ノズルから20ノズル側のヘッドユニットの傾いた取り付け,が行われていると考えられる。この様子を,図11に記す。図11(a)は基準位置におかれたインクジェットヘッド3の下を,設計どおりに移動ステージ4が通過した場合の,基板位置前端での様子(a1),基板位置中央(a2),基板位置後端(a3)での各々様子である。図11(b)は上記ヘッドユニットの近接取り付けと傾いた取り付けが行われたインクジェットヘッド3の下を,ユーイングと斜め送りが発生しながら移動ステージ4が通過した場合の,基板位置前端での様子(b1),基板位置中央(b2),基板位置後端(b3)での各々様子である。
次に,図9(a)のように得られたドット位置X,Y各々での偏りX,YとばらつきX,Yを印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dに格納する。
尚、印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dは、各液滴の目標着弾位置と実際の着弾位置との対応関係も格納している。
そして,印刷ドットデータ保持器5eに,印刷基板1に印刷を行う印刷ドットデータを格納し,印刷データ生成器5fが,印刷ドットデータ保持器5eの印刷ドット情報と,印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dのズレ情報を読み出し,論理印刷ビットマップデータを生成する。
この印刷ドット情報と,印刷ドット毎着弾ズレ情報を参照して論理印刷ビットマップデータを算出する,本発明の特徴部分について説明する。
図12は,実施の形態1で用いる,印刷ドットデータである。図3の画素領域を,印刷基板1上に,12個を配置した様子を記している。この印刷ドットデータを,図7の100回着弾状態と同一格子が重なるように合わせて,各画素領域に100回着弾状態が収まるドットを記したものが,図13である。この画素領域に収めるときに,各画素領域の有効領域規定範囲と,図9(a)のドット位置X,Y各々での偏りX,YとばらつきX,Yを比較し,使用するドットを選択する。偏りX,Yを中心にXの増減方向にばらつきXをとり,Yの増減方向にばらつきYを取った領域に当該ドットが着弾する可能性が,99.7%以上であることが知られているため,この楕円範囲(着弾予定楕円範囲と呼ぶ)が画素領域の有効領域規定範囲に収まるドットを順次選択する。選択したドット数が実施の形態1での標準液滴数の8滴になるように,さらに選択する。8滴への選択は,選択した8滴の位置重心が画素領域中心に最も近くなるようにする方法を用いる。この選択の動作を印刷データ生成器5fで行う。
即ち、印刷データ生成器5fでは、図13に示した液滴の実際の着弾位置の中から、液滴の実際の着弾位置の分布の平均値に対する±3σの範囲である着弾予定範囲が、各画素領域の有効領域規定範囲に収まる実際の着弾位置(具体的には、着弾位置の平均値(分布の中心の座標位置))を選択して、印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dに格納されている上記対応関係を利用して、それら選択した実際の着弾位置に対応する基準着弾位置を特定する(図14の黒丸を参照)。
図14は印刷データ生成器5fで特定された基準着弾位置を用いた論理印刷ビットマップデータの様子である。
ここまでで,論理印刷ビットマップデータが準備できたので,その論理印刷ビットマップデータに基づいて、ノズルがオン/オフすることで液滴が吐出されて印刷を行う。
印刷分解能pxで35回,分解能pyで20箇所に印刷するように,印刷タイミング発生器5bを設定しておく。移動ステージ4上に,ディスプレイパネルを載せる。移動ステージ4をインクジェットヘッド3に対して移動させると,正弦波信号からなる位置情報が時系列に発生する。位置情報は位置検出器5aに入力され,位置情報パルスに整頓され,吐出タイミング発生器5bに入力される。吐出タイミング発生器5bでは,あらかじめ設定された印刷解像度pxに基づき,入力された位置情報を分周し,印刷ドットごとの吐出信号として,吐出タイミング信号を発生する。吐出タイミング信号は,駆動信号発生器5cに入力され,吐出タイミング信号に基づきインクジェットヘッドのノズルからインクを吐出させるための駆動波形信号を出力する。
一方,印刷データ生成器5fから論理印刷ビットマップデータが出力され,ノズル連動吐出オン/オフ情報として出力される。
駆動信号選択器5gは,印刷データ生成器5fから送られてくる,ノズル連動吐出制御バス信号のノズルごとの吐出オン/オフ指示に従い,駆動信号発生器5cからの駆動波形信号をノズルごとにオン/オフすることにより,インクの吐出を制御する。
移動ステージ4がインクジェットヘッド3の下を速度Vxで通過すると,上記の動作が繰り返し実行され,液滴着弾観測用基板上には,印刷分解能pxで,印刷ドットデータに基づきインクが吐出され,完全に通過し終わると,印刷ドットデータに基づく吐出がすべてディスプレイパネル上に着弾し終わっている。
(実施の形態2)
ここでは、ノズルの一部に吐出しないノズル(不吐出ノズル)がある場合にも,本発明に係る一実施の形態の特徴である,すべての画素領域内に指定数の液滴を着弾させることができる,実施の形態2の印刷例について説明する。
実施の形態1と異なる点は,印刷データ生成器5fで,印刷ドット保持器5eに格納されている印刷ドット情報から,印刷ドット毎着弾ズレ情報保持器5dのズレ情報を読み出し,論理印刷ビットマップデータを生成する際に,不吐出ノズルはドットの割り当て候補から除外して,すべての画素領域内に指定数の液滴を着弾させることができる点である。
図15は,実施の形態1における,ノズル4,10,16が不吐出ノズルとなった例である。不吐出ノズル位置を×で記し,着弾予定楕円範囲を大白丸(○)で記している。この場合,各画素領域ごとに,有効画素領域内に着弾予定楕円範囲が収まるドットを選択する。選択したドットは黒丸(●)で記している。有効画素範囲から着弾予定楕円範囲がはみ出す場合は,はみ出す面積が小さいものを選択する。この選択を行うことで,標準液滴数の8滴を有効画素領域内もしくは着弾逃げ部分以内に配置することができる。
(実施の形態3)
ここでは、特定ノズルでの印刷ドットの着弾ズレ量X,Yが許容値以上(例えば、1ドット以上)ずれた場合,もしくは特定ノズルでの全印刷ドットの着弾ズレ量X,Yの平均値が許容値以上にずれた場合に,当該のノズルを不吐出(除外)ノズル扱いとして,実施の形態2と同様に扱い,本発明の一実施の形態の特徴である,すべての画素領域内に指定数の液滴を着弾させることができるものを,実施の形態3とする。
実施の形態1,2,3を参照して,本発明のもたらす効果について以下に記す。
全ての印刷ドットについて,100回の着弾ズレを測定し,各ドットの位置ズレ平均値(偏り)と3σ(ばらつき)を得て,目的とするディスプレイパネルの全画素領域の有効画素領域との照合行い,「偏り」と「ばらつき範囲」を考慮した実際の着弾位置が、有効画素領域内に収まるドット位置の選択を行う。
実際の着弾液滴の位置分布は正規分布とみなされるため,上記のようなドット位置の選択を行うと,99.7%の確率で全ての着弾液滴が有効画素領域に着弾できる。
インクジェットヘッドのノズルから傾いて液滴が吐出されるノズルがある場合であっても,画素領域からはみ出す液滴が極めてすくなく,指定液適量が画素領域に着弾でき,画素セル厚み変動が減り,画素点灯時の広域面での輝度むらが発生しにくく,混色もきわめて発生しにくい。
図9を用いて考察したように,移動ステージ4に,ヨーイングもしくは,斜め送りが発生した場合であっても,全ての印刷ドットについて,着弾ズレを測定し各ドットの位置ズレ平均値(偏り)と3σ(ばらつき)を得て,目的とするディスプレイパネルの全画素領域の有効画素領域との照合行い,「偏り」と「ばらつき範囲」を考慮した実際の着弾位置が、有効画素領域内に収まるドット位置の選択を行うため,画素領域からはみ出す液滴が極めて少なく,指定液適量が画素領域に着弾でき,画素セル厚み変動が減り,画素点灯時の広域面での輝度むらが発生しにくく,混色もきわめて発生しにくい。
図10を用いて考察したように,ヘッドユニットの取り付けズレ,傾いた取り付けが行われていた場合であっても,全ての印刷ドットについて,着弾ズレを測定し各ドットの位置ズレ平均値(偏り)と3σ(ばらつき)を得て,目的とするディスプレイパネルの全画素領域の有効画素領域との照合行い,「偏り」と「ばらつき範囲」を考慮した実際の着弾一が、有効画素領域内に収まるドット位置の選択を行うため,画素領域からはみ出す液滴が極めて少なく,指定液適量が画素領域に着弾でき,画素セル厚み変動が減り,画素点灯時の広域面での輝度むらが発生しにくく,混色もきわめて発生しにくい。
これは,ヘッドユニットの取り付け保証精度を緩めることを可能にする。複数のヘッドユニットをノズル方向に一連に,たとえば6連以上配置するなどの場合(ヘッドユニット内のノズル間ピッチを20umとし,ユニット内の全ノズル数を20000ノズルとすると,120000ノズル(2400mm)の6連ヘッド),各ヘッドユニット同士の取り付け位置間隔の調整は,20um程が要求され,きわめて高精度な取り付け作業が要求される。本発明によれば,着弾ズレを測定し各ドットの位置ズレ平均値(偏り)と3σ(ばらつき)を得て,目的とするディスプレイパネルの全画素領域の有効画素領域との照合行い,「偏り」と「ばらつき範囲」を考慮した実際の着弾位置が、有効画素領域内に収まるドット位置の選択を行うことができるため,ヘッドユニットの取り付け位置の調整は不要,もしくはヘッドユニット間の重なり部の最低間隔のみを保証する調整でよく,調整作業はきわめて単純になり,高精度着弾を低コストのヘッド運用で実現できる。
また,インクジェットヘッドのノズルに不吐出ノズル,もしくは許容値以上の着弾ズレがあるノズルが発生した場合であっても,その不吐出ノズルを除外した,印刷ドットを用いて,各ドットの位置ズレ平均値(偏り)と3σ(ばらつき)を得て,目的とするディスプレイパネルの全画素領域の有効画素領域との照合行い,偏り+ばらつき範囲が有効画素領域内となるドット選択を行うため,画素領域からはみ出す液滴が極めてすくなく,指定液適量が画素領域に着弾でき,画素セル厚み変動が減り,画素点灯時の広域面での輝度むらが発生しにくく,混色もきわめて発生しにくい。
以上のように,ディスプレイパネルの各画素領域には吐出する液滴数と予備液滴吐出数の合計の液滴が吐出することができるように,複数のノズル群を割り当てて配置し,あらかじめ,ディスプレイパネル全面上の着弾が予定される着弾位置(基準着弾格子と呼ぶ)に全着弾させ,基準着弾格子とのズレ量から,予測される着弾位置を予測着弾格子として求めておき,予測着弾格子が各画素領域に内包される画素内予測着弾格子に画素毎に指定液滴数を配分し,全画素領域同様に配分して,インクを吐出させることにより,不吐出ノズルがある場合でも,画素領域内に指定数の液滴を着弾させることができるため,隣接画素領域への混入と自画素領域の不足による液適量ばらつき,混色発光を防止することができ,輝度ムラのない高品質ディスプレイを有する電子機器を提供することができる。
以上説明したことから明らかな様に、本発明に係る実施の形態によれば,画素領域内に指定数の液滴を着弾させることができるため,隣接画素領域への混入と自画素領域の不足による液適量ばらつき,混色発光を防止することができるため,輝度ムラのない高品質ディスプレイを有する電子機器を提供することができる。
また,本発明に係る実施の形態によれば,インクジェットヘッドに不吐出ノズルがある場合でも,上記と同様の効果を得ることができる。
また、上述した通り、ディスプレイパネルの画素を形成するための画素領域と呼ばれる凹部に機能性材料インクを被着させることにより,画素を形成する方式において,1次元方向(以下ノズル方向と略す)にノズルが等間隔に配置されたインクジェットノズルに対して,ディスプレイパネルをノズル方向と直角の方向(以下SCAN方向と略す)に移動しながら,ディスプレイパネルの画素領域間隔に応じて複数のインクジェットノズルのインク吐出(液滴と略す)の有無を制御することで指定液滴数が全画素領域に着弾され,全画素が形成される。このとき,ノズル方向とSCAN方向,および吐出間隔と移動速度で決められる,着弾が予定される十字格子上,に,あらかじめ全格子上に着弾させ,各々の格子での着弾ズレ量を,計測し,格子位置にズレ量を加算した位置を新たに,予測着弾格子位置としておき,予測着弾格子とディスプレイパネルの画素領域とが一致する格子のみを着弾対象候補とし,画素領域内に必要な液滴数分をこの着弾対象候補から選択する制御を行えば,着弾ズレが発生していても,目的とする液滴数を全画素領域からはみ出せることなく着弾させることができる。以上により,画素の成膜ムラが低減される。
尚、上記実施の形態では、印刷対象基板1の表面上に着弾が予定されている全ての基準着弾位置と、全ての実際の着弾位置とのズレ情報を予め取得し格納しておく場合について説明したが、これに限らず例えば、全ての基準着弾位置の内の一部の基準着弾位置と、全ての実際の着弾位置の内の、各画素領域内とその近傍の範囲内に着弾することが予測される一部の実際の着弾位置とのズレ情報を予め取得し格納しておく構成でもよい。
また,上記実施の形態では,インクジェットヘッド3のノズル3aがY方向に対して,平行に配置されている場合について説明したが,これに限らず,たとえば図18(a)のとおり,インクジェットヘッド3がY方向に対してたとえば63.435度(arctan2)傾斜させて配置し,SCAN方向の吐出タイミングを印刷データで補正しておく構成でもよい。さらに,図18(b)のとおり,同様に角度を持たせて配置させることに加え,インクジェットヘッド3をX方向にずらして複数配置し,それらインクジェットヘッド3の同一ノズル3aがY方向に互い違いに配置されるよう微量ずらして配置し,SCAN方向の吐出タイミングを印刷データで補正しておく構成でもよい.
本発明のインクジェット印刷方法によれば、例えば、吐出された液滴が画素領域外へはみ出すことを低減できるので、有機EL等の表示デバイス用のディスプレイパネルの発光層やその他の塗布工程に用いるインクジェット印刷装置のインクジェット印刷方法としての利用に有用である。
1 ディスプレイパネル用の基板
1a 撥液膜
1b バンク
1c 画素領域
1d 着弾逃げ部分
1e 画素内着弾領域
2a 印刷吐出ドット格子
2b 着弾領域内ドット格子
3 インクジェットヘッド
3a ノズル
4 移動ステージ
5 インクジェット制御器
5a 位置検出器
5b 印刷タイミング発生器
5c 駆動信号発生器
5d 印刷ドット毎着弾ズル情報保持器
5e 印刷ドットデータ保持器
5f 印刷データ生成器
5g 駆動信号選択器
11 インクジェットヘッド
12 基板
13a 吐出領域(正常ノズル)
13b 吐出領域(単独不吐出ノズル)
13c 吐出領域(2連続不吐出ノズル)

Claims (5)

  1. 分離された複数の画素領域から構成されたディスプレイパネルに用いる基板に対し,複数のノズルを持つインクジェットヘッドから,インクを液滴状にして吐出させ,前記基板の前記画素領域にインクを供給するインクジェット印刷方法であって、
    前記各画素領域には吐出する液滴数が指定液滴数となるように,複数のノズル群を割り当てて配置し,
    あらかじめ,前記基板面上の着弾が予定される着弾位置である基準着弾格子に前記複数のノズルから吐出した液滴を着弾させ,前記基準着弾格子とのズレ量から,予測される着弾位置を予測着弾格子として求めておき,
    前記予測着弾格子の内、前記各画素領域に内包される前記予測着弾格子を画素内予測着弾格子として選択し、
    前記画素領域毎に、前記画素内予測着弾格子に対して前記指定液滴数を配分し,インクを吐出させる、ことを特徴とするインクジェット印刷方法。
  2. 前記予測着弾格子を求める際、あらかじめ複数回、前記基板面上に着弾させ,前記基準着弾格子とのズレ量を複数回取得し,前記複数回取得したズレ量の標準偏差を求め,
    前記標準偏差の3倍の範囲を予測着弾格子領域とし,
    前記画素内予測着弾格子は、前記予測着弾格子の内、前記予測着弾格子領域が前記各画素領域に内包される前記予測着弾格子である、ことを特徴とする請求項1に記載のインクジェット印刷方法。
  3. 前記画素内予測着弾格子を選択する際,前記ズレ量が許容値以上にずれた場合の画素内予測着弾格子は除外し,前記除外した残りを画素内予測着弾格子とし,前記残りの画素内予測着弾格子に前記画素領域毎に前記指定液滴数を配分し,全ての前記画素領域に対して前記配分を行う、ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のインクジェット印刷方法。
  4. 前記複数のノズルのうち,一部が不吐出ノズルとなった場合に,前記不吐出ノズルに対応する液滴の着弾位置は、前記予測着弾格子から除外する、ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のインクジェット印刷方法。
  5. 複数の液滴が着弾可能な画素領域を複数備えた、ディスプレイパネルに用いる基板に対し、複数のノズルが配列されたインクジェットヘッドから基準着弾位置に向けて前記液滴を吐出させ、前記基板の前記各画素領域に前記液滴を着弾させるインクジェット印刷方法であって、
    予め、前記複数のノズルから前記基準着弾位置に向けて前記液滴を吐出させ、前記吐出させた液滴の実際の着弾位置を測定し、前記基準着弾位置と前記実際の着弾位置との対応関係を取得し、
    前記実際の着弾位置の中から、前記各画素領域内に収まる前記実際の着弾位置を選択し、
    前記予め取得した前記対応関係に基づいて、前記選択された実際の着弾位置に対応する前記基準着弾位置を特定し、
    前記特定結果に基づいて、前記ノズルから前記液滴を吐出させる、ことを特徴とするインクジェット印刷方法。
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