JP2018179966A - Liquid droplet measurement method and liquid droplet measuring apparatus, method for manufacturing device, and device manufacturing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴測定方法と液滴測定装置およびデバイスの製造方法とデバイスの製造装置に関するものである。 The present invention relates to a droplet measurement method, a droplet measurement device, a method of manufacturing a device, and a device of manufacturing a device.
液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ELディスプレイ等のデバイスを製造する方法として、例えば機能性材料を含む液状体をインクジェット法により複数のノズルから液滴として吐出し、印刷対象物に機能性材料の膜を形成するパネル製造方法が知られている。 As a method of manufacturing devices such as color filters for liquid crystal displays and organic EL displays, for example, a liquid material containing a functional material is discharged as droplets from a plurality of nozzles by an inkjet method, and a film of functional material is printed on an object Panel manufacturing methods are known to form
この場合、液滴の吐出量を制御する制御装置の設定と液滴の実際の吐出量との対応関係を取得し、液滴の吐出量を一定の値に制御することが重要な工程となる。なぜなら、液滴の吐出量が不均一であると、機能性材料の膜厚に差が生じることでデバイスの不良へと繋がるからである。例えば、カラーフィルタや有機ELディスプレイであれば、膜厚の差が色むらや輝度むらとして観察される。 In this case, it is important to control the discharge amount of the droplet to a constant value by acquiring the correspondence between the setting of the control device that controls the discharge amount of the droplet and the actual discharge amount of the droplet. . This is because if the discharge amount of the droplets is non-uniform, the film thickness of the functional material is different, which leads to the failure of the device. For example, in the case of a color filter or an organic EL display, the difference in film thickness is observed as color unevenness or luminance unevenness.
ノズルからの実際の吐出量を調べる以下の方法がある。基板にインクを吐出/塗布し、光学的にインク液滴の表面の各地点の輝度変化から、その地点での傾きを計算し、液滴の体積あるいは表面形状を求める方法が知られている(特許文献1)。 There are the following methods to check the actual discharge amount from the nozzle. There is known a method in which ink is ejected / applied to a substrate, and the inclination at that point is calculated optically from the change in brightness of each point on the surface of the ink droplet to determine the volume or surface shape of the droplet ( Patent Document 1).
このように液滴の輝度情報によって体積あるいは表面形状を算出する方法においては、測定対象の液滴表面からの光反射量が測定精度を決める重要な要素である。 As described above, in the method of calculating the volume or the surface shape by using the brightness information of the droplet, the amount of light reflected from the surface of the droplet to be measured is an important factor that determines the measurement accuracy.
しかしながら、測定対象の液滴形状が平坦になるほど、液滴中心部と液滴外周部の傾きの差が少なくなり、液滴表面で反射した光量のコントラストが十分に得られない場合がある。コントラストを得るためには、撮像レンズの開口数NAを小さくする手法が考えられるが、NAを小さくすると液滴外周部の傾斜が強い範囲では形状に応じた輝度が得られない。すなわち、測定対象の液滴形状が平坦な場合、傾斜に応じた表面反射の十分な輝度コントラストが得られない。 However, the flatter the droplet shape to be measured, the smaller the difference in inclination between the droplet center and the droplet outer periphery, and in some cases the contrast of the light quantity reflected on the droplet surface may not be obtained sufficiently. In order to obtain the contrast, it is conceivable to reduce the numerical aperture NA of the imaging lens. However, if the NA is reduced, the luminance according to the shape can not be obtained in the range where the inclination of the droplet outer peripheral portion is strong. That is, when the droplet shape to be measured is flat, sufficient luminance contrast of surface reflection according to the inclination can not be obtained.
そこで本発明により解決しようとする課題は、測定対象の液滴表面からの光反射量だけでは十分な輝度コントラストが得られない場合に、レンズの開口数NA等を変化させずに、輝度コントラストを向上させた液滴測定方法と液滴測定装置およびデバイスの製造方法とデバイスの製造装置を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that the brightness contrast can be obtained without changing the numerical aperture NA of the lens when sufficient brightness contrast can not be obtained only with the amount of light reflected from the droplet surface to be measured. It is an object of the present invention to provide an improved droplet measurement method, a droplet measurement apparatus, a method of manufacturing a device, and a device manufacturing apparatus.
上記課題を解決するために、表面に凹部を有し透光性のサンプル基板を保持する測定テーブルと、表面に液滴が形成された前記サンプル基板上に光を照射して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光の光量を測定する撮像部と、前記撮像部が測定した前記反射光の光量の輝度情報に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める測定制御部とを設け、前記サンプル基板の厚みは、前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下である、液滴測定装置を用いる。 In order to solve the above-mentioned subject, a light is irradiated on the sample table which has a crevice on the surface and holds a translucent sample substrate, and the sample substrate by which a droplet was formed on the surface, and the sample substrate and the above An imaging unit that measures a light amount of reflected light from a droplet; and a measurement control unit that determines a volume or surface shape of the droplet based on luminance information of the light amount of the reflected light measured by the imaging unit; A droplet measuring device is used in which the thickness of the sample substrate is greater than the wavelength of the light and not more than the focal length of the droplet.
また、上記液滴測定装置と、印刷対象物を保持する生産テーブルと、前記印刷対象物に液滴を塗布するラインヘッドと、を有するデバイスの製造装置を用いる。 In addition, a device manufacturing apparatus is used which includes the droplet measurement device, a production table for holding a print target, and a line head for applying droplets to the print target.
また、測定対象の液滴が表面に形成された透光性のサンプル基板を、凹部が表面に形成された測定テーブルに、前記液滴の裏面側の位置が前記凹部に一致するようにセットし、前記測定テーブルの上にセットされた前記サンプル基板に形成された前記液滴に光を照射し撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を、前記サンプル基板の厚みが前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下の状態で測定し、前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、液滴測定方法を用いる。
また、上記液滴測定方法の前、または、後で、上記測定テーブルに、印刷対象物をセットし、評価対象のノズルを有するヘッドから、上記印刷対象物に、上記機能性材料を吐出し、上記印刷対象物を製造するデバイスの製造方法を用いる。
In addition, a translucent sample substrate having a droplet to be measured formed on the surface is set on a measurement table having a recess formed on the surface so that the position on the back side of the droplet coincides with the recess. The liquid droplets formed on the sample substrate set on the measurement table are irradiated with light and imaged by an imaging unit to reflect the amount of light reflected from the sample substrate and the liquid droplets, the thickness of the sample substrate is A droplet measurement method is used, in which the volume or surface shape of the droplet is determined based on the amount of reflected light measured by the imaging unit while measuring in a state larger than the wavelength of the light and smaller than the focal length of the droplet .
Before or after the droplet measurement method, the print target is set on the measurement table, and the functional material is discharged from the head having the nozzle to be evaluated to the print target, The method of manufacturing a device for manufacturing the print target is used.
この構成によれば、測定対象の液滴の中心部ほど明るくなる液滴表面からの反射光に加え、前記液滴がレンズとして振る舞う現象により、前記液滴を透過してサンプル基板の裏面で反射した光が、前記液滴の付近に集光し、前記液滴の中心部ほど明るくなる輝度分布
を得る。
According to this configuration, in addition to the reflected light from the droplet surface that becomes brighter toward the center of the droplet to be measured, the droplet transmits through the droplet and is reflected on the back surface of the sample substrate due to the phenomenon that the droplet behaves as a lens. The collected light is collected near the droplet to obtain a brightness distribution which becomes brighter toward the center of the droplet.
すなわち、前記液滴の表面で反射する光と、前記液滴を透過してサンプル基板の裏面で反射する光とも前記液滴の中心部ほど明るくなる輝度分布を得るため、前記液滴の表面からの反射光のみを撮像する場合と比較して高い輝度コントラストが得られる。 That is, from the surface of the droplet, the light reflected on the surface of the droplet and the light transmitted through the droplet and reflected on the back surface of the sample substrate both have a luminance distribution that becomes brighter toward the center of the droplet. A high luminance contrast can be obtained as compared to the case of imaging only the reflected light.
そのため、前記液滴を撮像したときに、輝度情報と傾斜情報の関連付けが行いやすくなり、前記液滴の輝度情報によって体積あるいは表面形状を高速に精度良く求めることができる。それにより、前記液滴の体積や形状の測定時間を短縮化するとともに、測定精度を向上することができる。 Therefore, when the droplet is imaged, it is easy to associate the luminance information with the inclination information, and the volume or surface shape can be obtained at high speed and with high accuracy by the luminance information of the droplet. Thus, the measurement time of the volume and shape of the droplet can be shortened, and the measurement accuracy can be improved.
以下、本発明の液滴測定方法を実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, the droplet measurement method of the present invention will be described based on the embodiment.
(実施の形態1)
図1は、本発明の液滴測定方法を実施する液滴測定装置を備えたパネル製造装置を示す。パネル製造装置は、液滴吐出装置1と、液滴測定装置2と、減圧チャンバー3と、液滴形状測定装置4とから構成されている。
FIG. 1 shows a panel manufacturing apparatus provided with a droplet measurement device for implementing the droplet measurement method of the present invention. The panel manufacturing apparatus comprises a
減圧チャンバー3は、塗布された液滴を乾燥させる際に用いる。液滴測定装置2は、液滴吐出装置1でサンプル基板19に吐出された液滴30を撮像して得られた輝度情報に基づいて、液滴30の体積あるいは表面形状を、短時間で求める。その結果を、液滴吐出装置1にフィードバックして、その後の液滴吐出の動作を目標とする状態に近付ける。
The
液滴測定装置2とは別に設けられた液滴形状測定装置4は、液滴形状と液滴測定装置2で求めた輝度情報との対応テーブルの作成に使用する装置である。
この実施の形態では、液滴形状測定装置4として、光干渉を利用した測定機を用いた。
The droplet
In this embodiment, a measuring device using light interference is used as the droplet
なお、液滴形状測定装置4は、液滴吐出装置1上に搭載されていても良いし、液滴測定装置2上に搭載されていても良いし、若しくは、液滴吐出装置1や液滴測定装置2上に搭載せず、装置外に単体で設置されていても良い。
The droplet
<液滴吐出装置1>
液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ELディスプレイ等のデバイスを製造する液滴吐出装置1は、ヘッドユニット5のラインヘッド6から機能性材料を含む液状体をインクジェット法により印刷対象物7に向けて液滴として吐出してパネルを製造する。
The
印刷対象物7は、ヘッドユニット5の鉛直下方向の位置の生産テーブル8上にセットされている。生産テーブル8は駆動系を有するステージ9に取り付けられてX方向へ搬送される。ステージ9上には、一対の脚部10と、脚部10とその上方に取り付けられた支持部11とを有する。一対の脚部10と支持部11とを合わせて、門型のガントリー12となる。
The
ガントリー12の前面には、鉛直方向(図1中のZ軸方向を参照)の昇降軸を有する支持台13が連結され、鉛直方向に移動可能となっている。この支持台13にヘッドユニット5が配設されている。
A
ヘッドユニット5は、分配タンク14やラインヘッド6を具備している。鉛直方向Zへの昇降移動によって、印刷対象物7とラインヘッド6間のギャップを調整している。
The
ラインヘッド6は、インクを吐出させる複数のノズル(図示省略)と各ノズルに対応した圧電アクチュエータ(図示省略)を含む液滴吐出モジュールヘッド15を複数備えている。
The
印刷制御部16は、それぞれの液滴吐出モジュールヘッド15に電力とヘッド毎の制御信号とを供給する。また、印刷制御部16は、X方向、Z方向の駆動軸にも制御信号を供給する。なお、印刷制御部16は、後述する対応テーブル作成部17、および体積算出部18を備えていても良い。
The
このようにラインヘッド6は、印刷対象物7の全幅にわたって配列された液滴吐出モジュールヘッド15を備えており、その印刷動作時には、印刷対象物7をX方向に搬送しながら、印刷制御部16からの制御信号により所定のタイミングでラインヘッド6から液滴を吐出することで、印刷対象物7の全幅にわたって所望の画像を形成することが可能である。
As described above, the
<サンプル基板19>
サンプル基板19は、液滴測定装置2によって測定される基板である。サンプル基板19は、液滴吐出装置1にセットしてラインヘッド6によって機能性材料が塗布される。サンプル基板19は透光性で、ここでは透明のガラス等の材質のものを使用いる。
<
The
なお、サンプル基板19は、所望の機能性材料が塗布された印刷対象物7をそのまま使用する場合と、印刷対象物7を割断したものを使用する場合の何れでも実施できる。この実施の形態では、印刷対象物7を割断したものを使用する場合を例に挙げて説明する。なお、印刷対象物7は、デイスプレイパネルなどの製品である。
The
サンプル基板19は、撮像部20の鉛直下方向の位置の測定テーブル21上にセットされる。
The
<液滴測定装置2>
なお、液滴測定装置2におけるサンプル基板19の搬送方法は、ロボットによる自動搬送であることが望ましいが、手動搬送としても良い。この実施の形態では、液滴吐出装置1で作成された印刷対象物7を割断してサンプル基板19を作成する工程までを自動ロボットで行い、サイズが小さくなるサンプル基板19を液滴測定装置2にセットする搬送は手動で行う。
The method of transporting the
サンプル基板19がセットされる測定テーブル21は、駆動系を有するステージ22に取り付けられてX方向へ搬送される。ステージ22上には、門型のガントリー23が固定されている。なお、ガントリー23は駆動系を有し、撮像部20をY方向およびZ方向に移動できる機構とすることが望ましい。
The measurement table 21 on which the
なお、ステージ22がX方向に搬送される機構とせず、ステージ22は固定されていて、撮像部20がX方向に搬送される機構としても良い。この構成によれば、液滴測定装置2の動作範囲を小さくすることができる。
The
液滴測定装置2は、駆動系を有するステージ22を搭載する架台24を有する。架台24は、外部からの振動を除外するために除振台を搭載することが望ましい。除振台は、振動に対してアクティブに作動するアクティブ除振台を用いても良いし、振動に対してパッシブに作動するパッシブ除振台を用いても良い。
The
液滴測定装置2は、測定制御部25を備えている。その測定制御部25により、上記X,Y,Z方向の駆動軸にも制御信号を供給し、かつ、液滴を測定する際に使用する撮像部20にも制御信号を供給する。なお、測定制御部25は、対応テーブル作成部26、および体積算出部27を備えていても良い。
The
測定制御部25は、液滴吐出装置1に搭載されている印刷制御部16とネットワーク等を通じて接続されていることが望ましく、撮像部20で撮像した画像やその画像を用いて算出した液滴の体積あるいは表面形状等のデータの転送を行える機構とすることが望ましい。
The
この構成によれば、液滴測定装置2の測定制御部25で導出した液滴体積をもとに、液滴吐出装置1でインクを吐出する際の駆動電圧等をそれぞれの液滴吐出モジュールヘッド15に電力とヘッド毎の制御信号とを供給することが可能となる。
According to this configuration, based on the droplet volume derived by the
なお、撮像部20については、後で、図5を参照しながら更に後述する。
The
<液滴測定システム>
次に、本発明の液滴測定方法を実施する液滴測定システムについて、図2に基づいて説明する。
Droplet measurement system
Next, a droplet measurement system for implementing the droplet measurement method of the present invention will be described based on FIG.
この液滴測定方法は、事前準備としてスピンコートやダイコート装置等を用いて行う基板作成工程S10と、液滴吐出装置1で行う吐出・塗布工程S20と、液滴吐出装置1及び減圧チャンバー3で行う乾燥工程S30と、液滴測定装置2で行う撮像工程S40と、液滴形状測定装置4で行う形状測定工程S50と、印刷制御部16または測定制御部25で行う対応テーブル作成工程S60と、印刷制御部16または測定制御部25で行う液滴評価工程S70と、を備えている。
This droplet measurement method includes substrate preparation step S10 performed using spin coating or die coating device as preparation in advance, discharge / application step S20 performed by
<基板作成工程S10>
まず、図3を参照しながら、事前準備としてスピンコートやダイコート装置等を用いて行う基板作成工程S10を説明する。
<Substrate preparation process S10>
First, referring to FIG. 3, a substrate preparation step S <b> 10 will be described which is performed in advance using a spin coat, a die coat apparatus or the like as preparation.
サンプル基板19は、支持基板28と高分子膜29から構成されている。
The
支持基板28は、例えばガラスを用いることができる。高分子膜29は、例えば有機ELディスプレイの発光層を形成する際に使われるレジスト材料を有機溶媒に溶解させ支持基板28へスピンコートやダイコートなどにより塗布、乾燥させたものである。高分子膜29となる材料は、ポリイミドやアクリル樹脂からなる感光性材料である。そしてこの中にフッ素を含んでいてもよい。フッ素を含む樹脂材料は、一般的に透明性が高く、その高分子繰返し単位のうちの少なくとも一部の繰返し単位に、フッ素原子を有するものであればよく、特に限定されない。フッ素化合物を含む樹脂の例には、フッ素化ポリオレフィン系樹脂、フッ素化ポリイミド樹脂、フッ素化ポリアクリル樹脂などが含まれる。その膜厚は、通常、0.1〜3μmであり、特に0.8〜1.2μmであることが好ましい。以下、高分子膜29の例としてポリイミドやアクリル樹脂からなる感光性材料を用いた場合について説明を続ける。
For example, glass can be used as the
高分子膜29の材料にフッ素含有の高分子材料を用いることで、高分子膜29は撥水の機能を有することになる。
By using a fluorine-containing polymer material as the material of the
ここで、表面にフッ素膜が形成された状態では撥水性が高すぎる場合がある。このような場合には、インクを塗布/乾燥後に所望の接触角が得られないため、サンプル基板19の高分子膜29に対してUV光(紫外線光)を照射することによってフッ素の結合を部分的に切ることで、サンプル基板19の撥水性を制御することができる。
Here, the water repellency may be too high when the fluorine film is formed on the surface. In such a case, the desired contact angle can not be obtained after application / drying of the ink, so that the
<吐出・塗布工程S20>
次に、液滴吐出装置1で行う吐出・塗布工程S20における、評価対象となる複数のノズルを有するラインヘッド6から機能性材料を含む液状体を吐出してサンプル基板19に液滴を形成する吐出・塗布工程について説明する。
<Discharge and application process S20>
Next, a liquid containing functional material is discharged from the
図4はサンプル基板19とその上に形成された液滴塗布パターンを表す。
FIG. 4 shows a
サンプル基板19上には、液滴30と、体積測定用液滴サンプルの乾燥時の雰囲気を一定に保つためのダミー液滴31とがある。
On the
ダミー液滴31は、乾燥時に液滴30の溶媒雰囲気を一定に保ち、液滴30の接触角αを一定の範囲に保つ役割がある。
The
なお、ダミー液滴31の個数は使用するインクの溶媒によって変わるが、例えばインクの溶媒がアニソールの場合は、1〜10周程度のダミー液滴で液滴30の外周を取り囲むのが望ましく、本実施の形態では液滴30の周りに、2周のダミー液滴31を配置した。
Although the number of
<乾燥工程S30>
乾燥工程S30では、使用するインクの溶媒の物性によるが、例えば溶媒がアニソール
の場合には、インクの乾燥は、23℃以上60℃以下の温度範囲で、減圧雰囲気で行う。
<Drying step S30>
In the drying step S30, depending on the physical properties of the solvent of the ink used, for example, when the solvent is anisole, the drying of the ink is performed in a reduced pressure atmosphere at a temperature range of 23 ° C. or more and 60 ° C. or less.
なお、使用するインクの溶媒の物性にあわせて、例えば生産テーブル8の上に所定の時間だけ放置して大気雰囲気で自然乾燥させた後に、しかるべきタイミングで減圧雰囲気の減圧チャンバー3で行うのが良い。この構成によれば、液滴30を所望の形状にコントロールすることが可能となる。
In addition, according to the physical properties of the solvent of the ink to be used, for example, after leaving for a predetermined time on the production table 8 and naturally drying it in the air atmosphere, good. According to this configuration, it is possible to control the
<撮像工程S40>
撮像工程S40では、乾燥工程S30を経て作成された液滴30を撮像部20によって撮像する。
<Imaging Step S40>
In the imaging step S40, the
撮像部20の全体構成を図5に示す。撮像部20は、光源32と、カメラ33と、レンズ34と、カメラ33およびレンズ34を保持する治具35と、それらを走査軸36に沿ってX方向に駆動させる駆動機構37と、ピント調整のためのZ方向駆動機構38を有する。
The entire configuration of the
カメラ33およびレンズ34は、走査軸36方向に沿って移動しながら、サンプル基板19に塗布された液滴30の画像を撮像する。液滴サンプルの画像データは、測定制御部25に設けられた対応テーブル作成部26、および体積算出部27に送られる。
The
カメラ33は、エリアセンサを搭載したものでもラインセンサを搭載したものでも良いが、本実施の形態ではラインセンサを搭載したカメラを用いる。画素数および画素サイズは撮像対象物に合わせて選定すれば良いが、本実施の形態では、幅方向の画素数4096、画素サイズを2μmとした。レンズ34の倍率およびNAは、撮像対象液滴の形状に合わせて選定する。本実施の形態では倍率が、5倍、NAが約0.1のレンズを用いた。
The
なお、レンズ34にはテレセントリックレンズを用い、フォーカスの影響を相対的に小さくするのが望ましい。なお、光軸傾きの影響を避けるため、照明は同軸落射のレンズを用いるのが望ましい。
Preferably, a telecentric lens is used as the
<撮像工程S40における光の経路について>
図6は、サンプル基板19上にラインヘッド6から吐出された液滴30を撮像した際の、光の経路を示している。なお、図6中の矢印は光の経路を概念的に示しているが、実際の光進行経路を示しているわけではない。
<About the path of light in the imaging step S40>
FIG. 6 shows the path of light when the
光源32から発せられた平行光の光39は、液滴30の表面で反射する光40と屈折して液滴内部に侵入する光41に分けられる。なお、液滴30と高分子膜29の界面より反射する光42および、高分子膜29と支持基板28の界面で反射する光50は、液滴30と高分子膜29および支持基板28の屈折率の差を小さくすることで、光40,41と比較して光量が僅かとなるために本実施の形態では無視して考える。
The parallel light light 39 emitted from the
液滴30の表面で反射する光40は、液滴30の傾きと相関を有するため、この光量をもとに液滴30の形状を算出することができる。すなわち、液滴30の表面で反射する光40は、液滴30の中心部ほど傾きが小さくなるため明るくなり、液滴30の外周部ほど傾きが大きいために暗くなる傾向を有する。
Since the light 40 reflected on the surface of the
しかしながら、液滴30の形状が平らになるほど、液滴中心部と液滴外周部の傾斜角の差が少なくなり、液滴表面で反射した光量のコントラストが十分に得られない場合がある。前記コントラストを得るためには、撮像レンズの開口数NAを小さくする手法が考えられるが、NAを小さくすると液滴外周部の傾斜が強い範囲では形状に応じた輝度が得られない。すなわち、測定対象の液滴形状が平坦な場合、傾斜に応じた表面反射の十分な輝度コントラストが得られない。
However, as the shape of the
以下に、前述のように液滴30の表面で反射する光40だけでは十分なコントラストが得られない場合に、より高い輝度コントラストを得る構成について、図7,図8を用いて説明する。
Below, when sufficient contrast is not obtained only with the light 40 reflected on the surface of the
図7は、液滴30を理想レンズと想定した場合のシミュレーションした結果を示している。光43は、光源32から発せられた光39が、液滴30を透過してサンプル基板19の裏面48で反射する光の進路である。
FIG. 7 shows the simulation result in the case where the
なお、サンプル基板19の裏面48で光43は正反射することとし、図を見やすくするために正反射後の光43の進路を下側に展開して示している。本シミュレーションでは、液滴直径が50μm、曲率半径は450μmとしている。この場合、焦点距離46が約1000μmとなる。
The light 43 is specularly reflected on the
図7のように、サンプル基板19の厚み47が、焦点距離46の半分であれば、サンプル基板19の裏面48で反射した光43は、サンプル基板19の表面49の点P1に集光する。撮像部20のレンズ34の焦点はサンプル基板19の表面49付近にあわせているため、液滴30の表面反射で得られる輝度分布に加えて、中心付近が局所的に明るくなる輝度分布が加えられ、液滴30の表面で反射する光40の輝度分布のみの場合と比較して高い輝度コントラストを得ることができる。
As shown in FIG. 7, when the
サンプル基板19の厚み47が、焦点距離46の半分よりも大きくなっていくと、サンプル基板19の裏面48で反射した光43が集光する点と、サンプル基板19の表面49の距離が広がるため、サンプル基板19の裏面48で反射した光43のコントラストが徐々に低下していき、サンプル基板19の厚み47が焦点距離46と同値の場合は、サンプル基板19の裏面48で反射した光43は面内で均一な画像を得る。
When the
同様に、サンプル基板19の厚み47が焦点距離46以上になっても、サンプル基板19の裏面48で反射した光43は拡散しているために面内で均一な画像を得る。
Similarly, even if the
同様に、サンプル基板19の厚み47が、焦点距離46の半分よりも小さくなっていく場合も、サンプル基板19の裏面48で反射した光43が集光する点と、サンプル基板19の表面49の距離が広がるため、サンプル基板19の裏面48で反射した光43のコントラストが徐々に低下していく。サンプル基板19の厚み47が0に近づくと、サンプル基板19の裏面48で反射した光43は面内で均一な画像を得る。
Similarly, even when the
なお、サンプル基板19の厚み47が光39の波長よりも短い場合は、光39はサンプル基板19の裏面48で反射せずに透過するため、サンプル基板19の厚み47は、光39の波長よりも長くするのが良い。
When the
そのため、サンプル基板19の厚み47を、光39の波長よりも大きく、かつ液滴30の焦点距離46以下であり、かつ光39の波長より大きくすることで、サンプル基板19の裏面48で反射した光43は液滴30の中心部ほど液滴外周部よりも輝度が高くなる分布を得る。
Therefore, by making the
そのため、光40と光43の和で表される輝度分布は、液滴30の表面で反射する光40の輝度分布だけの場合と比較して高い輝度コントラストを得ることができる。特に、焦点距離46の半分付近が輝度コントラストを得ることができる。上記条件により、高い輝度コントラストを得ることができるので、後述の液滴評価工程S70において、より正確に液滴形状を評価できる。
Therefore, the luminance distribution represented by the sum of the light 40 and the light 43 can obtain high luminance contrast as compared with the case of only the luminance distribution of the light 40 reflected on the surface of the
<実際の条件下>
実際には液滴30は理想レンズではないため、光43が1点に集光はしないが、図8のように理想レンズと類似の傾向を示す。この図8は液滴30の実際の形状を、4次関数を用いてモデル化したもので、液滴30を透過した光の進路をシミュレーションした結果を示している。なお、図7の場合と同様に、サンプル基板19の裏面48で光43は正反射することとし、図を見やすくするために正反射後の光43の進路を下側に展開して示している。
<Actual conditions>
In practice, since the
この場合の焦点距離46は、液滴30の凸側から平行光を入射した際に、液滴30の頂点P2を中心とした微小範囲内に集光する光が最も多くなる距離であるとした。前述の微小範囲は、撮像部20におけるカメラのセンサーサイズおよびレンズ34の倍率から導出される撮像部の画素サイズとした。
The
この条件では、サンプル基板19の厚み47を、光39の波長よりも大きくかつ液滴30の焦点距離46以下とすることで、サンプル基板19の裏面48で反射した光43は液滴30の中心部ほど液滴外周部よりも輝度が高くなる分布を得る。
Under this condition, the light 43 reflected by the
そのため、光40と光43の和で表される輝度分布は、液滴30の表面で反射する光40の輝度分布と比較して高い輝度コントラストを得ることができる。
Therefore, the luminance distribution represented by the sum of the light 40 and the light 43 can obtain high luminance contrast as compared with the luminance distribution of the light 40 reflected on the surface of the
なお、液滴形状の焦点距離が不明な場合は、撮像部20を用いて実験的に焦点距離を導出することが望ましい。
When the focal length of the droplet shape is unknown, it is desirable to derive the focal length experimentally using the
<サンプル基板19の厚み以外>
なお、サンプル基板19の厚みを可変とするためにサンプル基板19と測定テーブル21の間に透光性のダミー基板を設置し、屈折液などを介して重ねる構造としても良い。この構成によれば、液滴30の形状に応じてサンプル基板19の厚みを任意に調整することができる。なお、前記ダミー基板は構成簡易化のために一枚でも良いが、複数枚のダミー基板の場合には互いの厚みが異なる。
<Other than thickness of
In order to make the thickness of the
なお、サンプル基板19の厚みを変えずに、サンプル基板19上の高分子膜29に対して紫外線光を照射することでサンプル基板19の撥水性をコントロールして、液滴形状を可変とする構成としても良い。この構成によれば、サンプル基板19の厚みに応じて液滴30の形状を任意に調整することができる。
The water repellency of the
なお、サンプル基板19の厚みを変えずに、液滴30を吐出後の自然乾燥および減圧乾燥時の条件をコントロールして、液滴形状を可変とする構成としても良い。この構成によっても、サンプル基板19の厚みに応じて液滴30の形状を任意に調整することができる。
The shape of the droplet may be made variable by controlling the conditions during natural drying and reduced-pressure drying after discharging the
<サンプル基板19の材質>
なお、液滴30の表面で反射する光40と、サンプル基板19の裏面48で反射した光43は、同じ光量であることが望ましい。そうすることで、液滴30の表面で反射する光40とサンプル基板19の裏面48で反射した光43とも液滴中心部ほど液滴外周部よりも輝度が高くなる分布を得た場合に、光40と光43の和で表される輝度分布は最も高い輝度コントラストを得る。
<Material of
It is desirable that the light 40 reflected by the surface of the
液滴30の表面で反射する光40と、サンプル基板19の裏面48で反射した光43が同じ光量となるためには、液滴30とサンプル基板19の屈折率が同じで、液滴30の表面に接する媒質と、サンプル基板19の裏面48に接する媒質の屈折率が同じである必要がある。
In order for the light 40 reflected by the surface of the
液滴30の屈折率は、吐出材料によって決まるためコントロール出来ない。一般的にインクジェット方式で吐出される樹脂材料の屈折率は1.4〜1.6程度である。そのため、サンプル基板19の屈折率Nも同様に、1.4≦N≦1.6程度にすることが望ましい。
The refractive index of the
そのため、サンプル基板19にはガラス等を用いることが望ましい。本実施の形態では、サンプル基板19を屈折率1.5の透明ガラスを用いた。なお、同様の屈折率であれば、例えば樹脂フィルムなどを用いても良い。そうすることで、サンプル基板19を例えば巻き取り状にして保管できるので、保持スペースを節約することが可能となる。
Therefore, it is desirable to use glass or the like for the
なお、液滴30とサンプル基板19の境界面から反射する光42は、液滴30とサンプル基板19が同等であれば、液滴30の表面で反射する光40と比較して十分に小さいために無視できる。本実施の形態では、液滴30の屈折率を1.6、サンプル基板19の屈折率を1.5とした。
The light 42 reflected from the interface between the
なお前述のように、液滴30の表面に接する媒質と、サンプル基板19の裏面に接する媒質の屈折率が同じにする、すなわち同じ媒質を用いる必要がある。本実施の形態では、ともに媒質を空気した。
<凹部44>
なお本実施の形態では、サンプル基板19の裏面に接する媒質を均一な空気とするために、測定テーブル21を、図9に示すように、上面に凹部44を有する構成とした。更に詳しくは、図9に示されているようにサンプル基板19に形成されている液滴30の位置のサンプル基板19の裏面が、測定テーブル21の上面に接触しないように、凹部44が測定テーブル21に形成されている。
As described above, the refractive index of the medium in contact with the surface of the
In the present embodiment, in order to make the medium in contact with the back surface of the
なお、測定テーブル21の内部には、凹部44とは別に、測定テーブル21の上面で開口した吸引路45が形成されており、上記のように測定テーブル21にセットされたサンプル基板19は、吸引路45からの吸引によって測定テーブル21の上面に吸着して保持
される。
In addition to the
この構成によれば、液滴30の表面に接する媒質およびサンプル基板19の裏面に接する媒質をともに空気とすることができ、同じ屈折率とすることができる。
According to this configuration, the medium in contact with the surface of the
<形状測定工程S50と、対応テーブル作成工程S60、液滴評価工程S70>
次に、撮像工程S40(図2参照)で得られた液滴の画像データを用いて各液滴の体積あるいは表面形状を算出する液滴評価工程S70と、形状測定工程S50と、対応テーブル作成工程S60について、図10を参照しながら説明する。
<Shape Measurement Step S50, Correspondence Table Creation Step S60, Droplet Evaluation Step S70>
Next, droplet evaluation step S70 for calculating the volume or surface shape of each droplet using image data of droplets obtained in imaging step S40 (see FIG. 2), shape measurement step S50, and correspondence table creation Step S60 will be described with reference to FIG.
図10に示した液滴評価工程S70を説明する前に、液滴評価工程S70の実行に必要な対応テーブルを予め作成する、形状測定工程S50,対応テーブル作成工程S60を説明する。
<形状測定工程S50>
形状測定工程S50は、撮像工程S40で撮像対象(評価対象)となった複数の液滴の中から抽出された所定の位置の液滴の形状を、液滴形状測定装置4で測定する工程である。液滴の表面の三次元座標系(X−Y−Z座標系)上の位置座標データ(x,y,z)を、前記の液滴形状測定装置4により測定する。
Before describing the droplet evaluation step S70 shown in FIG. 10, a shape measurement step S50 and a correspondence table creation step S60 will be described, in which a correspondence table necessary for execution of the droplet evaluation step S70 is created in advance.
<Shape measurement process S50>
The shape measuring step S50 is a step of measuring, with the droplet
<対応テーブル作成工程S60>
対応テーブル作成工程S60は、形状測定工程S50で測定された各プロファイルに基づいた位置座標データ(x,y,z)から、液滴の表面の三次元座標系上の位置における傾きを求め、その求めた傾きと、その位置に対応する二次元座標系上の位置における輝度比(この輝度比は、撮像工程S40で得られた液滴の輝度データから求める)との対応関係を表す対応テーブルを作成する。なお、本実施の形態では、この対応テーブルを、測定制御部25の対応テーブル作成部26において作成する。なお、計算時間の並列化のために印刷制御部16の対応テーブル作成部17において作成しても良い。
<Corresponding table creation process S60>
Correspondence table preparation process S60 calculates the inclination in the position on the three-dimensional coordinate system of the surface of a droplet from position coordinate data (x, y, z) based on each profile measured at shape measurement process S50, and A correspondence table showing the correspondence between the determined inclination and the luminance ratio at a position on the two-dimensional coordinate system corresponding to the position (this luminance ratio is calculated from the luminance data of the droplet obtained in the imaging step S40) create. In the present embodiment, the correspondence table is created by the correspondence
<液滴評価工程S70>
次に、図10の液滴評価工程S70について説明する。
<Droplet evaluation process S70>
Next, the droplet evaluation step S70 of FIG. 10 will be described.
なお、液滴評価工程S70は、測定制御部25の体積算出部27で行うのが良いが、計算時間の並列化のために印刷制御部16の体積算出部18で行っても良い。
The droplet evaluation step S70 may be performed by the
まず、液滴評価工程S70のステップS71では、撮像工程S40で撮像した、評価対象となる全てのノズルから吐出された全ての液滴についての画像から、各液滴の位置を特定し、それぞれの液滴ごとに切り取った「液滴毎画像」を作成する。 First, in step S71 of the droplet evaluation step S70, the position of each droplet is specified from the images of all droplets ejected from all the nozzles to be evaluated, which are imaged in the imaging step S40, and A "droplet-by-droplet image" cut off for each droplet is created.
液滴評価工程S70のステップS72では、ステップS71で得られた、「液滴毎画像」を用いて、各液滴について順番に画像の輝度情報から輝度比を求め、前述の対応テーブルを用いて、一つの液滴の画像に対応する複数の画素に含まれる各画素の画素位置での傾きを全て算出する。 In step S72 of the droplet evaluation step S70, using the "droplet-by-droplet image" obtained in step S71, the luminance ratio is determined for each droplet in order from the luminance information of the image, and the above-mentioned correspondence table is used Then, all inclinations at pixel positions of respective pixels included in a plurality of pixels corresponding to an image of one droplet are calculated.
液滴評価工程S70のステップS73では、一つの液滴の画像について、ステップS72で得られた各画素位置の全ての傾き情報を用いて、各画素の位置のZ方向高さ(仮値)を算出する。 In step S73 of the droplet evaluation step S70, the height (temporary value) of each pixel position in the Z direction is calculated using all the tilt information of each pixel position obtained in step S72 for one droplet image. calculate.
次に液滴評価工程S70のステップS74では、画像の輝度情報を用いて液滴外周部を算出する。 Next, in step S74 of the droplet evaluation step S70, the droplet outer peripheral portion is calculated using the luminance information of the image.
次に、ステップS74で求めた液滴外周部と、ステップS73で求めた各画素位置での高さ(仮値)を用いて、外周部での高さ(仮値)を算出する。外周部での高さは、液滴中心からの距離が、液滴外周部より求められる液滴外周部から一定距離の範囲以内の画素位置での高さの平均で求めるのが良い。 Next, the height (provisional value) at the outer peripheral portion is calculated using the droplet outer peripheral portion obtained at step S74 and the height (temporary value) at each pixel position obtained at step S73. The height at the outer peripheral portion is preferably determined by averaging the heights at pixel positions within a certain distance from the droplet outer peripheral portion determined from the droplet outer peripheral portion.
液滴評価工程S70のステップS75では、上記のようにして求めた外周部での高さ(仮値)が0になるように、ステップS73で求めた各画素位置での高さ(仮値)から外周部での高さ(仮値)を引くことで全画素位置での高さにオフセットを与え、各画素位置での高さ(真値)を算出する。 In step S75 of the droplet evaluation step S70, the height (temporary value) at each pixel position obtained in step S73 is obtained so that the height (temporary value) in the outer peripheral portion obtained as described above becomes 0. Offsets are given to the heights at all pixel positions by subtracting the heights (provisional values) at the outer peripheral portion from the above, and the heights (true values) at each pixel position are calculated.
液滴評価工程S70のステップS76では、ステップS74で求めた液滴外周部の内側の画素位置について、ステップS75でもとめた各画素位置での高さ(真値)と、各画素位置に対応する画素の面積との積を、一つのサンプル液滴について全て足すことで、当該一つの液滴の体積を求める。 In step S76 of the droplet evaluation step S70, the height (true value) at each pixel position obtained in step S75 and the pixel position inside the droplet outer peripheral portion obtained in step S74 correspond to each pixel position The product of the area of the pixel is added to all of one sample droplet to obtain the volume of the one droplet.
液滴評価工程S70のステップS77では、全ての液滴について、液滴の体積Vの算出が完了したか否かを判定し、完了していないと判定すれば、ステップS71の直前に戻り、上記のステップS72からステップS76を繰り返し、完了していると判定すれば、ステップS78へ進む。 In step S77 of the droplet evaluation step S70, it is determined whether calculation of droplet volume V has been completed for all droplets, and if it is determined that the calculation has not been completed, the process returns to immediately before step S71. Steps S72 to S76 are repeated, and if it is determined that the process is completed, the process proceeds to step S78.
ステップS78では、ステップS76で求めた評価対象となったノズルの全ての液滴について、求めた液滴の体積と、予め定められたノズルの液滴の狙い体積との変異量を求め、液滴評価工程S70の処理結果で液滴吐出装置1の印刷制御部16に指示して、目標値の体積を吐出するように、各ノズルに対応した圧電アクチュエータへの印加電圧を調整する。
In step S78, the variation amount between the determined droplet volume and the predetermined target droplet volume of the nozzle droplet is determined for all droplets of the nozzle to be evaluated in step S76. The
このように、液滴吐出装置1のラインヘッド6によって吐出された液滴の体積或いは形状を液滴測定装置2によって、高速に精度良く測定するとともに、測定精度を確保することが可能となり、例えば、印刷対象物の色むら等を管理するための測定およびインクジェット装置の校正を高速に行うことができる。
As described above, the volume or shape of droplets discharged by the
そのため、例えば有機ELディスプレイパネルの製造における有機発光材料を塗布形成するための液滴吐出式印刷装置の利用に有用である。 Therefore, for example, it is useful for utilization of the droplet discharge-type printing apparatus for coating formation of the organic luminescent material in manufacture of an organic electroluminescent display panel.
(実施の形態2)
実施の形態1では液滴測定装置2が液滴吐出装置1とは別に設けられていたが、図11のように、合体してもよい。図11は、液滴測定装置2と液滴吐出装置1とを合体した液滴吐出装置の斜視図である。
Second Embodiment
Although the
液滴吐出装置1に支持部11に撮像部20を設ける。生産テーブル8の上に液滴測定装置2の測定テーブル21に凹部44を形成する。そして、撮像部20が撮影したサンプル基板19の輝度情報を図2のように処理できる。
The
本実施の形態においては、液滴吐出モジュールヘッド15が、ステージ9の副走査方向に長手方向に配置されているため、凹部44もステージ9の副走査方向に長尺となるように設けるのが好ましい。
In the present embodiment, since the droplet
この場合には、生産テーブル8に形成された凹部44の位置に合わせてラインヘッド6から吐出して液滴を形成することができる。実施の形態1の場合のように、液滴が形成されたサンプル基板19を液滴測定装置2に搬送して、位置合わせして測定テーブル21にセットすることが不要となる。
In this case, it is possible to form droplets by discharging from the
印刷対象物7の生産とともに、ラインヘッド6の評価が短時間で容易にできる。
The evaluation of the
(実施の形態3)
実施の形態1では、液滴吐出装置1で作成した印刷対象物7をそのままサンプル基板19とする場合、または、印刷対象物7を割断してサンプル基板19とする場合、つまり液滴を印刷済みのサンプル基板19を液滴測定装置2の測定テーブル21にセットして対応テーブルを作成する場合を説明した。
Third Embodiment
In the first embodiment, when the
しかし、液滴吐出装置1で使用する予定のラインヘッド6を液滴測定装置2の側にセットすることができる。
However, the
つまり、液滴30とダミー液滴31が形成されていないサンプル基板19を、液滴測定装置2の測定テーブル21にセットする。その後、液滴測定装置2において、液滴吐出装置1で使用する予定のラインヘッド6を使用して、測定テーブル21の凹部44の位置に対応して、サンプル基板19に液滴30とダミー液滴31を印刷する。その後、形成された液滴30を撮像部20によって撮像する。
That is, the
このことによって、それ以降は実施の形態1と同様に対応テーブルを作成して、これを液滴吐出装置1の印刷制御部16に伝達することによって、ラインヘッド6の各ヘッドの吐出量を正確に目標値に近付けることができる。
(全体として)
実施の形態1〜3は、組み合わせできる。
As a result, after that, the correspondence table is created as in the first embodiment, and transmitted to the
(as a whole)
本発明は、液晶ディスプレイのカラーフィルタや、有機ELディスプレイ等のデバイスなどを製造する液滴吐出式の印刷装置の高性能化に寄与する。 The present invention contributes to the enhancement of performance of a droplet discharge type printing apparatus for manufacturing a color filter of a liquid crystal display, a device such as an organic EL display, and the like.
1 液滴吐出装置
2 液滴測定装置
3 減圧チャンバー
4 液滴形状測定装置
5 ヘッドユニット
6 ラインヘッド
7 印刷対象物
8 生産テーブル
9 ステージ
10 脚部
11 支持部
12 ガントリー
13 支持台
14 分配タンク
15 液滴吐出モジュールヘッド
16 印刷制御部
17 対応テーブル作成部
18 体積算出部
19 サンプル基板
20 撮像部
21 測定テーブル
22 ステージ
23 ガントリー
24 架台
25 測定制御部
26 対応テーブル作成部
27 体積算出部
28 支持基板
29 高分子膜
30 液滴
31 ダミー液滴
32 光源
33 カメラ
34 レンズ
35 治具
36 走査軸
37 駆動機構
38 Z方向駆動機構
39,40,41,42,43 光
44 凹部
45 吸引路
46 焦点距離
47 厚み
48 裏面
49 表面
50 光S10 基板作成工程
S20 塗布工程
S30 乾燥工程
S40 撮像工程
S50 形状測定工程
S60 対応テーブル作成工程
S70 液滴評価工程
DESCRIPTION OF
Claims (11)
表面に液滴が形成された前記サンプル基板上に光を照射して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光の光量を測定する撮像部と、
前記撮像部が測定した前記反射光の光量の輝度情報に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める測定制御部と、を設け、
前記サンプル基板の厚みは、前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下である、液滴測定装置。 A measurement table having a recess on the surface and holding a translucent sample substrate;
An imaging unit configured to irradiate light onto the sample substrate having a droplet formed on the surface to measure an amount of light reflected from the sample substrate and the droplet;
Providing a measurement control unit for obtaining the volume or surface shape of the droplet based on brightness information of the light amount of the reflected light measured by the imaging unit;
The droplet measuring device, wherein a thickness of the sample substrate is larger than a wavelength of the light and equal to or less than a focal length of the droplet.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の液滴測定装置。 The refractive index N of the sample substrate is 1.4 ≦ N ≦ 1.6.
The droplet measurement device according to any one of claims 1 to 3.
請求項5に記載の液滴測定装置。 A water-repellent polymer film is formed on the surface of the sample substrate.
The droplet measurement device according to claim 5.
印刷対象物を保持する生産テーブルと、
前記印刷対象物に液滴を塗布するラインヘッドと、を有するデバイスの製造装置。 The droplet measurement device according to any one of claims 1 to 6,
A production table for holding print objects,
And a line head for applying a droplet to the print target.
前記測定テーブルの上にセットされた前記サンプル基板に形成された前記液滴に光を照射し撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を、前記サンプル基板の厚みが前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下の状態で測定し、
前記撮像部測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求める、液滴測定方法。 The translucent sample substrate having the droplet to be measured formed on the surface is set on the measurement table having the recess formed on the surface so that the position on the back side of the droplet coincides with the recess,
The droplets formed on the sample substrate set on the measurement table are irradiated with light and imaged by an imaging unit to reflect the amount of light reflected from the sample substrate and the droplets, and the thickness of the sample substrate is the thickness of the sample substrate Measured in a state larger than the wavelength of light and smaller than the focal length of the droplet,
A droplet measurement method, wherein the volume or surface shape of the droplet is determined based on the reflected light quantity measured by the imaging unit.
評価対象のノズルを有するヘッドから前記測定テーブルの前記凹部の位置に向かって機能性材料を吐出して液滴を前記サンプル基板の表面に形成し、
前記サンプル基板の前記液滴を撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を測定し、
前記測定テーブルの上にセットされた前記サンプル基板に形成された前記液滴に、光を照射し撮像部で撮像して前記サンプル基板および前記液滴からの反射光量を、前記サンプル基板の厚みが前記光の波長よりも大きく、かつ前記液滴の焦点距離以下の状態で測定し、
前記撮像部が測定した反射光量に基づいて前記液滴の体積あるいは表面形状を求めて、前記ヘッドのノズルを評価する、液滴測定方法。 Set the translucent sample substrate on the measurement table with the recess formed on the surface,
The functional material is discharged from a head having a nozzle to be evaluated toward the position of the recess of the measurement table to form a droplet on the surface of the sample substrate;
Imaging the droplet of the sample substrate by an imaging unit to measure the amount of reflected light from the sample substrate and the droplet;
The droplet formed on the sample substrate set on the measurement table is irradiated with light and imaged by an imaging unit to reflect the amount of light reflected from the sample substrate and the droplet, the thickness of the sample substrate is It is measured in a state larger than the wavelength of the light and equal to or less than the focal length of the droplet,
The droplet measuring method which evaluates the nozzle of the said head by calculating | requiring the volume or surface shape of the said droplet based on the reflected light quantity which the said imaging part measured.
前記測定テーブルに、印刷対象物をセットし、前記評価対象のノズルを有するヘッドから、前記印刷対象物に、前記機能性材料を吐出し、前記印刷対象物を製造するデバイスの製造方法。 Before or after the droplet measurement method according to claim 10,
A manufacturing method of a device which sets a printing subject to the measurement table, discharges the functional material to the printing subject from a head having a nozzle to be evaluated, and manufactures the printing subject.
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