JP2022062440A - インクジェット印刷方法およびインクジェット印刷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の印刷ムラを抑制す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。【解決手段】インクジェット印刷方法は、基板と、複数のノズルが直線に沿って配列されたインクジェットヘッドとを、相対移動させながら、前記基板への印刷を行うインクジェット印刷方法であって、前記基板上のピクセルバンク内の塗布領域を複数の分割領域に分割する工程と、前記複数のノズルを前記複数の分割領域に割り当てる工程と、それぞれの分割領域に割り当てられたノズルの中から、前記分割領域にインクを吐出するノズルをランダムに選択する工程と、前記基板と前記インクジェットヘッドとを相対移動させながら、前記複数の分割領域に前記選択されたノズルからインクを吐出する工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、インクジェット印刷方法およびインクジェット印刷装置に関する。

大面積化、高品質化、低コスト化のため、ディスプレイの製造方法は、半導体製造プロセスから印刷プロセスへの置き換えが望まれている。製造方法を印刷プロセスに置き換えることが可能なディスプレイとして、例えば有機ＥＬディスプレイや量子ドットディスプレイなどがある。

例えば有機ＥＬディスプレイは、通常、陽極と陰極の間に配置された有機機能性材料を含む機能層を有する。有機機能性材料の機能によって、半導体素子（トランジスタ）や、発光素子や、液晶素子などの有機デバイスが得られる。半導体素子は、例えば基板面に配置されたソース電極とドレイン電極を接続する有機半導体材料を含む。有機ＥＬ素子は、例えば基板に配置されたアノード電極に積層された有機ＥＬ材料を含む発光層を有し、さらに発光層をカソード電極で挟みこむ。

機能性材料を電極上にパターニングするために、電極面を囲む障壁（つまりバンク）を形成して、バンクで規定された領域に機能性材料を含む組成物を印刷することがある。バンクの材質は樹脂であってもよい。バンクで規定された電極面を含む領域に、機能性材料を含むインクを印刷する場合に、一般的には、印刷しようとする領域（電極表面を含む）の濡れ性が高いことが好ましく、かつバンク上面の濡れ性が低いことが好ましい。インクが目的とする領域以外に漏れ出すことを防止するためである。一般的にフッ素成分は、物質表面のエネルギーを低下させて、濡れ性を低下させることが知られている。

バンクで規定された印刷領域について、以下、サブピクセルと記載する。サブピクセルは、一般的にマトリクス状に配列されている。これらのサブピクセルに、複数並んだノズルからインクを吐出し、着弾させる。そして、ノズルの列に対するほぼ直角方向にノズルとパネルを相対移動させ、インクの着弾を繰り返すことで、マトリクス状のサブピクセルの全てにインクを充填することができる。この工程において、吐出するインクの体積バラツキがノズル間にある場合、サブピクセルに充填されるインク量が多い箇所と少ない箇所が、印刷方向と平行の線状に形成される。その結果、完成したディスプレイ装置にスジ状の発光のムラが発生し、ディスプレイは不良品となってしまう。この対策として、使用するノズルをランダムに変更し、ノズル毎のインク吐出体積のバラツキを分散し、各サブピクセルへ着弾する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４９８４９３４号公報

しかし、特許文献１に記載の方法では、各サブピクセルの位置と選択したノズルの位置は、乱数によってピクセル毎に変わる。サブピクセルに対して選択されたノズルの位置が偏っている場合、サブピクセル内にインクの厚みの偏りや塗布されない領域が発生する。これにより、サブピクセル内の発光量のバラツキが生じる。また、サブピクセルに吐出するべきノズルがノズル詰まりなどの不具合を発生した場合、スジ状の発光不良領域が発生してしまう。

本開示はこのような状況に鑑み、基板の印刷ムラを抑制することができるインクジェット印刷方法およびインクジェット印刷装置を提供することを目的とする。

本開示のインクジェット印刷方法は、基板と、複数のノズルが直線に沿って配列されたインクジェットヘッドとを、相対移動させながら、前記基板への印刷を行うインクジェット印刷方法であって、前記基板上のピクセルバンク内の塗布領域を複数の分割領域に分割する工程と、前記複数のノズルを前記複数の分割領域に割り当てる工程と、それぞれの分割領域に割り当てられたノズルの中から、前記分割領域にインクを吐出するノズルをランダムに選択する工程と、前記基板と前記インクジェットヘッドとを相対移動させながら、前記複数の分割領域に前記選択されたノズルからインクを吐出する工程と、を備える。

本開示のインクジェット印刷装置は、基板を保持するステージと、複数のノズルが一列に配列されたインクジェットヘッドと、前記ステージと前記インクジェットヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板上のピクセルバンク内の塗布領域を複数の分割領域に分割し、前記複数のノズルを前記複数の分割領域に割り当て、それぞれの分割領域に割り当てられたノズルの中から、前記分割領域にインクを吐出するノズルをランダムに選択し、前記基板と前記インクジェットヘッドとを相対移動させるように前記相対移動機構を制御するとともに、前記複数の分割領域に前記選択されたノズルからインクを吐出するように前記インクジェットヘッドを制御する。

本開示のインクジェット印刷方法およびインクジェット印刷装置によれば、基板の印刷ムラを抑制することができる。

本開示の第１の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図 本開示の第２の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図 本開示の第３の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図 本開示の第４の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図 本開示の第５の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図 本開示の第５の実施の形態に係る第１の不吐出の対処処理実施時のインクジェット印刷装置を示す模式図 本開示の第５の実施の形態に係る第２の不吐出の対処処理実施時のインクジェット印刷装置を示す模式図

以下、本開示の一実施の形態について説明する。なお、以下に示す第１～第５の実施の形態の構成は、実現可能な範囲で組み合わせることができる。

［第１の実施の形態］
まず、本開示の第１の実施の形態について説明する。図１は、本開示の第１の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図である。

図１に示すように、インクジェット印刷装置１０１は、インクジェットヘッド１０２と、ステージ１０３と、相対移動機構１０４と、制御部１０５と、を備える。

インクジェットヘッド１０２には、複数のノズル１０６が一列に配列されている。以下、複数のノズル１０６の配列方向を、ノズル配列方向Ｄ１と記載する場合がある。なお、複数のノズル１０６は、二列以上に並んでいてもよく、この場合、いわゆる千鳥配置であってもよい。また、複数のノズル１０６は、後述する印刷方向Ｄ２に対して斜めの方向に並んでいてもよい。

ステージ１０３は、インクジェットヘッド１０２よりも下方の位置において、基板１１０を真空吸着等の方法で保持する。基板１１０上には、画素ピクセル１１１がマトリクス状に配列されている。画素ピクセル１１１は、複数、例えばＲＧＢの３色のサブピクセル１１２で構成されている。サブピクセル１１２は、ピクセルバンク内の塗布領域であって、例えば長円状に形成されている。サブピクセル１１２は、長円状の長手方向がノズル配列方向Ｄ１と平行になるように形成されている。３色のサブピクセル１１２は、ノズル配列方向Ｄ１と直交する方向に並んでいる。ただし、白黒のディスプレイパネルを製造する場合は、画素ピクセル１１１が１個のサブピクセル１１２で構成される。

相対移動機構１０４は、ステージ１０３とインクジェットヘッド１０２とを、ノズル配列方向Ｄ１に直交する方向に相対移動させる。第１の実施の形態では、ステージ１０３をインクジェットヘッド１０２に対して、図１に示す印刷方向Ｄ２に移動させる。なお、インクジェットヘッド１０２をステージ１０３に対して移動させてもよいし、インクジェットヘッド１０２およびステージ１０３の両方を移動させてもよい。

制御部１０５は、インクジェット印刷装置１０１の全体的な制御を行う。制御部１０５は、相対移動機構１０４を制御して、ステージ１０３を印刷方向Ｄ２へ移動させることによって、基板１１０をインクジェットヘッド１０２の下を通過させる。このとき、制御部１０５は、狙いのサブピクセル１１２内にインク１２０が着弾するように、タイミングを合わせてノズル１０６からインク１２０を吐出させるように、インクジェットヘッド１０２を制御する。

より詳細に説明すると、制御部１０５は、分割工程と、割り当て工程と、選択工程と、吐出工程と、を実行する。以下、各工程について説明する。

制御部１０５は、分割工程において、サブピクセル１１２を複数の分割領域１１３に分割する。図１に示す構成において、サブピクセル１１２にインク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の個数は、１個のサブピクセル１１２あたり８個である。制御部１０５は、サブピクセル１１２を分割線１１４によって例えば４分割し、４つの分割領域１１３を設定する。制御部１０５は、印刷方向Ｄ２を前方向とした場合、サブピクセル１１２を左右に分割する。

制御部１０５は、割り当て工程において、インクジェットヘッド１０２を構成するノズル１０６を複数の分割領域１１３に割り当てる。制御部１０５は、１個のサブピクセル１１２にインク１２０を着弾させることができる８個のノズル１０６を、例えば、各分割領域１１３に対し、それぞれ２個ずつ割り当てる。

制御部１０５は、選択工程において、乱数を用いて、それぞれの分割領域１１３に割り当てられたノズル１０６の中から、分割領域１１３にインク１２０を吐出するノズル１０６を、ランダムに選択する。制御部１０５は、１個の分割領域１１３に割り当てられたノズル１０６の合計個数の５０％以上の個数のノズル１０６を選択する。第１の実施の形態では、それぞれの分割領域１１３に対して、１個ずつのノズル１０６を選択する。なお、制御部１０５は、ランダムにノズル１０６を選択する際、乱数を使わなくてもよい。

制御部１０５は、吐出工程において、ステージ１０３を移動させるように、相対移動機構１０４を制御するとともに、選択工程で選択されたノズル１０６からインク１２０を吐出するように、インクジェットヘッド１０２を制御する。このとき、制御部１０５は、分割領域１１３毎に吐出されるインクの体積が、これらの分割領域１１３に吐出されるインクの平均体積の±５０％以内となるように、インクジェットヘッド１０２を制御して、選択工程でノズル１０６からインク１２０を吐出させる。つまり、制御部１０５は、以下の式（１）を満たすように、インクジェットヘッド１０２を制御する。

図１に、各分割領域１１３に吐出されたインク１２０と、インク１２０が吐出されなかったノズル１０６の着弾目標位置１２１と、を示す。図１では、インク１２０を灰色に塗りつぶされた丸で示し、着弾目標位置１２１を破線の丸で示している。インク１２０は、着弾目標位置からほぼ同心円状に濡れ広がる。この濡れ広がりが各分割領域１１３全体を満たすように、分割工程におけるサブピクセル１１２の分割数、選択工程におけるインク１２０を吐出するノズル１０６の選択確率、吐出工程で制御されるインク１２０の吐出体積および液滴数を設定する。上記式（１）に基づくインク１２０の体積の必要条件が満たされる中で膜厚のランダムさ、つまりノズル１０６の組み合わせのバリエーションを多くすることが理想的である。この組み合わせＫは、各分割領域１１３に割り当てたノズル１０６の数をｎ、インク１２０を吐出するノズル１０６の数をｒ、とすると、以下の式（２）で表される。また、以下の式（３）で示すように、ｒをｎの２分の１程度とすることで、ノズル１０６の組み合わせを最大にすることができる。
Ｋ＝_ｎＣ_ｒ ・・・ （２）
ｒ≒ｎ／２ ・・・ （３）

以上のように、制御部１０５は、サブピクセル１１２を複数の分割領域１１３に分割し、インクジェットヘッド１０２の複数のノズル１０６を複数の分割領域１１３に割り当てる。制御部１０５は、それぞれの分割領域１１３に割り当てられたノズル１０６の中から分割領域１１３にインクを吐出するノズル１０６をランダムに選択し、当該選択されたノズル１０６から複数の分割領域１１３にインク１２０を吐出する。このため、それぞれの分割領域１１３にインク１２０が吐出されることになり、サブピクセル１１２内にインク１２０で覆われていない領域の発生を防止しながら、分割領域１１３ごとにインク１２０の膜厚をランダムに変化させることができる。したがって、印刷方向Ｄ２に平行なインク１２０の膜厚の偏りを低減することができ、基板１１０のスジ状の印刷ムラの発生を抑制することができる。その結果、基板の発光ムラを抑制することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本開示の第２の実施の形態について説明する。図２は、本開示の第２の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図である。なお、第１の実施の形態のインクジェット印刷装置１０１と同じ構成については、同一名称および同一符号を付し、説明を省略する。

第２の実施の形態の基板２１０上には、複数の画素ピクセル２１１が配列されている。画素ピクセル２１１は、３色のサブピクセル２１２で構成されている。サブピクセル２１２は、ピクセルバンク内の塗布領域であって、例えば角部が曲線の略正方形に形成されている。

インクジェット印刷装置２０１の制御部２０５は、分割工程と、割り当て工程と、選択工程と、吐出工程と、を実行する。

制御部２０５は、分割工程において、サブピクセル２１２を複数の分割領域２１３に分割する。図２に示す構成において、サブピクセル２１２にインク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の個数は、１個のサブピクセル２１２あたり３個である。制御部２０５は、サブピクセル２１２を分割線２１４によって例えば３分割し、３個の分割領域２１３を設定する。制御部２０５は、印刷方向Ｄ２を前方向とした場合、サブピクセル２１２を前後に分割する。

制御部２０５は、割り当て工程において、１個のサブピクセル２１２にインク１２０を着弾させることができる３個のノズル１０６の全てを、１個の分割領域２１３に対して割り当てる。つまり、制御部２０５は、１個のサブピクセル２１２を構成する３個の分割領域２１３に対して、それぞれ３個のノズル１０６からインク１２０を着弾させることができるようにする。

制御部２０５は、選択工程において、乱数を用いて、分割領域２１３にインク１２０を吐出するノズル１０６を、ランダムに選択する。制御部２０５は、１個の分割領域２１３に割り当てられたノズル１０６の合計個数の５０％以上の個数のノズル１０６を選択する。第２の実施の形態では、それぞれの分割領域２１３に対して、２個ずつのノズル１０６を選択する。

制御部２０５は、吐出工程において、選択工程で選択されたノズル１０６から上記式（１）を満たすようにインク１２０を吐出させることにより、印刷を行う。

図２に、各分割領域２１３に吐出されたインク１２０と、インク１２０が吐出されなかったノズル１０６の着弾目標位置１２１と、を示す。第２の実施の形態では、塗布位置が偏ったサブピクセル２１２が発生することが懸念される。例えば、図２の左から２列目の下から２番目のサブピクセル２１２では、インク１２０が吐出されなかったノズル１０６の着弾目標位置１２１が一列に並んでおり、インク１２０の塗布位置が中央より左側に偏っている。そこで、このような場合でも、サブピクセル２１２内全体にインク１２０を濡れ広がらせることができるように、インク１２０のサブピクセル２１２への濡れ広がりや、サブピクセル２１２の形状を考慮して、インク１２０を吐出するノズル１０６の個数を決定する必要がある。例えばノズル１０６の直径が２０μｍである場合、吐出される液滴の直径は、ほぼ２０μｍである。着弾した液滴の濡れ広がり方は、サブピクセル２１２の濡れ性に大きく左右される。着弾した液滴は、接触角が１０度を超え、かつ、液滴直径がほぼ２０μｍの状態から、拡張濡れと呼ばれる接触角が０度になるまで、濡れ広がる可能性がある。例えば、ノズル１０６の配列ピッチが２０μｍであり、サブピクセル２１２のノズル配列方向Ｄ１の寸法が６０μｍであり、インク１２０のサブピクセル２１２上に濡れ広がった液滴径が６０μｍであった場合、塗布位置が偏ったサブピクセル２１２でも、サブピクセル２１２内にインク１２０を濡れ広がらせることができる。第２の実施の形態のインクジェット印刷方法は、印刷方向Ｄ２の吐出ピッチを短くできる場合や、サブピクセル２１２の形状が印刷方向Ｄ２に長く、ノズル配列方向Ｄ１に短い場合に効果を発揮する。

［第３の実施の形態］
次に、本開示の第３の実施の形態について説明する。図３は、本開示の第３の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図である。なお、第１の実施の形態のインクジェット印刷装置１０１と同じ構成については、同一名称および同一符号を付し、説明を省略する。

第３の実施の形態の基板３１０上には、複数の画素ピクセル３１１が配列されている。画素ピクセル３１１は、印刷方向Ｄ２に並ぶ３色のサブピクセル３１２で構成されている。サブピクセル３１２は、ピクセルバンク内の塗布領域であって、第１の実施の形態のサブピクセル１１２と同様の長円状に形成されている。

インクジェット印刷装置３０１の制御部３０５は、分割工程と、割り当て工程と、選択工程と、吐出工程と、を実行する。

制御部３０５は、分割工程において、サブピクセル３１２を複数の分割領域３１３に分割する。図３に示す構成において、サブピクセル３１２にインク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の個数は、１個のサブピクセル３１２あたり８個である。制御部３０５は、サブピクセル３１２を、ノズル配列方向Ｄ１と平行な第１の分割線３１４と、印刷方向Ｄ２と平行な第２の分割線３１５とによって４分割し、４つの分割領域３１３を設定する。制御部３０５は、印刷方向Ｄ２を前方向とした場合、サブピクセル３１２を前後と左右とに分割する。

制御部３０５は、割り当て工程において、１個のサブピクセル３１２にインク１２０を着弾させることができる８個のノズル１０６を、例えば、左右に並ぶ２つの分割領域３１３に対し、それぞれ４個ずつ割り当てる。つまり、制御部３０５は、１個のサブピクセル３１２を構成する４つの分割領域３１３に対して、それぞれ４個のノズル１０６からインク１２０を着弾させることができるようにする。

制御部３０５は、選択工程において、乱数を用いて、分割領域３１３にインク１２０を吐出するノズル１０６を、ランダムに選択する。制御部３０５は、１個の分割領域３１３に割り当てられたノズル１０６の合計個数の５０％以上の個数のノズル１０６を選択する。第３の実施の形態では、それぞれの分割領域３１３に対して、２個ずつのノズル１０６を選択する。

制御部３０５は、吐出工程において、選択工程で選択されたノズル１０６から上記式（１）を満たすようにインク１２０を吐出させることにより、印刷を行う。

図３に、各分割領域３１３に吐出されたインク１２０と、インク１２０が吐出されなかったノズル１０６の着弾目標位置１２１と、を示す。第３の実施の形態では、サブピクセル３１２を、印刷方向Ｄ２を前方向として前後左右に任意に分割できるため、例えばサブピクセル３１２が大きな場合でも、サブピクセル３１２内でインク１２０が未充填になることを効果的に防ぐことができる。また、第３の実施の形態で、第１の分割線３１４を多く設定する場合、つまり、サブピクセル３１２を前後に３個以上に分割する場合、インクジェットヘッド１０２が高周波吐出に対応するか、またはインクジェットヘッド１０２とステージ１０３の相対移動速度を下げて、低速で印刷を行う必要がある。高精細ディスプレイ生産のためには、インクジェットヘッド１０２は、ノズル１０６の穴径を小さく、ピッチを狭くする。第３の実施の形態は、このようなインクジェットヘッド１０２を用いて低精細の大画面ディスプレイを作製する場合など、複数品種を１本の生産ラインで製造する場合に効果を発揮する。

［第４の実施の形態］
次に、本開示の第４の実施の形態について説明する。図４は、本開示の第４の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図である。なお、第１の実施の形態のインクジェット印刷装置１０１と同じ構成については、同一名称および同一符号を付し、説明を省略する。

第４の実施の形態の基板４１０上には、画素ピクセルを構成するサブピクセル４１２が配列されている。サブピクセル４１２は、ピクセルバンク内の塗布領域であって、第１の実施の形態のサブピクセル１１２と同様の長円状に形成されている。

インクジェット印刷装置４０１の制御部４０５は、分割工程と、割り当て工程と、選択工程と、吐出工程と、を実行する。

制御部４０５は、分割工程において、サブピクセル４１２を複数の分割領域４１３に分割する。制御部４０５は、印刷方向Ｄ２を前方向とした場合、サブピクセル４１２を左右に２分割する。図４に示す構成において、サブピクセル４１２にインク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の個数は、１個のサブピクセル４１２あたり７個、つまり奇数である。１個のサブピクセル４１２にインク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の個数が奇数の場合、偶数の場合のように、各分割領域４１３にノズル１０６を１以外の数で同数に割り当てることができない。第４の実施の形態では、制御部４０５は、サブピクセル４１２における分割位置を、例えば乱数を用いてランダムに決定する。このとき、制御部４０５は、屈曲した分割線４１４に基づいて、サブピクセル４１２毎に分割位置を異ならせてもよい。第４の実施の形態では、左側および右側の分割領域４１３にそれぞれ割り当てられるノズル１０６の個数が、２個と５個、３個と４個、４個と３個になるように、それぞれのサブピクセル４１２を分割する構成を例示するが、１個と６個となるように、サブピクセル４１２を分割してもよい。

制御部４０５は、割り当て工程において、１個のサブピクセル４１２にインク１２０を着弾させることができる７個のノズル１０６を、例えば、左右に並ぶ２つの分割領域４１３に対し、それぞれの分割領域４１３の大きさに応じた個数ずつ割り当てる。

制御部４０５は、選択工程において、乱数を用いて、分割領域４１３にインク１２０を吐出するノズル１０６を、ランダムに選択する。第４の実施の形態では、それぞれの分割領域４１３に割り当てられた３個のノズル１０６のうち２個または１個のノズル１０６、４個のノズル１０６のうち３個または２個または１個のノズル１０６、５個のノズル１０６のうち３個または２個または１個のノズル１０６を選択する構成を例示するが、例えば、以下のように選択してもよい。制御部４０５は、左側および右側の分割領域４１３にそれぞれ割り当てられたノズル１０６の個数が、１個と６個の場合、左側の分割領域４１３の１個のノズル１０６を必ず選択し、右側の分割領域４１３の６個のノズル１０６のうち４個のノズル１０６を選択してもよい。また、制御部４０５は、１個の分割領域４１３に割り当てられたノズル１０６の合計個数の５０％以上の個数のノズル１０６を選択してもよい。

制御部４０５は、吐出工程において、選択工程で選択されたノズル１０６から上記式（１）を満たすようにインク１２０を吐出させることにより、印刷を行う。

図４に、各分割領域４１３に吐出されたインク１２０と、インク１２０が吐出されなかったノズル１０６の着弾目標位置１２１と、を示す。サブピクセル４１２毎のインク１２０が吐出されるノズル１０６の個数は、同じになることが望ましい。ただし、サブピクセル４１２毎のインク１２０の体積バラツキが、完成したディスプレイが要求する範囲以内である場合はこの限りではない。例えば、サブピクセル４１２毎のインク厚み（膜厚）のバラツキが、全てのサブピクセル４１２のインク厚み平均値の±５０％を超えない範囲であればよい。上記の説明を一般化すると、以下の式（４）、式（５）となる。

［第５の実施の形態］
次に、本開示の第５の実施の形態について説明する。図５は、本開示の第５の実施の形態に係るインクジェット印刷装置を示す模式図である。図６は、第１の不吐出の対処処理実施時のインクジェット印刷装置を示す模式図である。図７は、第２の不吐出の対処処理実施時のインクジェット印刷装置を示す模式図である。なお、第１の実施の形態のインクジェット印刷装置１０１と同じ構成については、同一名称および同一符号を付し、説明を省略する。

図５および図６に示すように、インクジェット印刷装置５０１は、インクジェットヘッド１０２と、ステージ１０３と、相対移動機構１０４と、コンピュータで構成された制御部５０５と、波形生成装置５４１と、カメラ５４２と、を備える。

図６に示すように、第５の実施の形態の基板５１０上には、複数の画素ピクセル５１１が配列されている。画素ピクセル５１１は、印刷方向Ｄ２に並ぶ３色のサブピクセル５１２で構成されている。図７に示すように、第５の実施の形態の基板６１０上には、複数のサブピクセル６１２が配列されている。サブピクセル５１２，６１２は、ピクセルバンク内の塗布領域であって、第１の実施の形態のサブピクセル１１２と同様の長円状に形成されている。

波形生成装置５４１は、制御部５０５からの出力命令に基づいて、吐出波形をインクジェットヘッド１０２に出力する。インクジェットヘッド１０２は、吐出波形に基づいて、所定のノズル１０６から所定のタイミングでインク１２０を吐出する。カメラ５４２は、図５に示す検査基板５３０上に着弾したインク１２０を検査するための画像を取得し、制御部５０５に出力する。

インクジェット印刷装置５０１の制御部５０５は、検査工程と、分割工程と、割り当て工程と、選択工程と、吐出工程と、を実行する。

制御部５０５は、検査工程において、相対移動機構１０４およびインクジェットヘッド１０２を制御して、ステージ１０３に保持された検査基板５３０に、インクジェットヘッド１０２の全てのノズル１０６からインク１２０を着弾させる。カメラ５４２は、検査基板５３０の画像を制御部５０５に出力する。制御部５０５は、検査基板５３０に着弾したインク１２０の位置や、液滴の寸法、吐出の有無を判定する。制御部５０５は、検査基板５３０における本来インク１２０が存在すべき着弾目標位置に、インク１２０が存在しない場合、当該着弾目標位置にインク１２０を吐出するはずであったノズル１０６を、異常ノズル５０７として特定する。例えば、図５に破線の丸で示す着弾目標位置５３１にインク１２０が存在しない場合、制御部５０５は、例えば、あらかじめ設定された着弾目標位置とノズル１０６の位置との関係に基づいて、当該着弾目標位置５３１にインク１２０を吐出するはずであったノズル１０６を異常ノズル５０７として特定する。なお、以下、インク１２０を吐出できるノズル１０６を正常ノズル５０６という場合がある。図５～７では、正常ノズル５０６を単なる丸で示し、異常ノズル５０７を斜線でハッチングされた丸で示している。

制御部５０５は、検査工程において、異常ノズル５０７が見つからなかった場合、第１～第４の実施の形態と同様の分割工程と、割り当て工程と、選択工程と、吐出工程と、を実行する。制御部５０５は、吐出工程において、異常ノズル５０７が存在しないことを前提とした吐出波形を波形生成装置５４１に出力させる。一方、制御部５０５は、検査工程において、異常ノズル５０７が見つかった場合、以下の第１の不吐出の対処処理または第２の不吐出の対処処理を実行する。

〔第１の不吐出の対処処理〕
図６に示す構成において、サブピクセル５１２にインク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の個数は、１個のサブピクセル５１２あたり７個である。制御部５０５は、分割工程において、第４の実施の形態と同様に、乱数を用いて、サブピクセル５１２を複数の分割領域５１３に分割する。制御部５０５は、サブピクセル５１２を、屈曲した第１の分割線５１４を介して２個の分割領域５１３に分割する。

制御部５０５は、インク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の中に、異常ノズル５０７が存在しないサブピクセル５１２については、第１の分割線５１４を介した分割領域５１３の大きさを変更しない。制御部５０５は、インク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の中に、異常ノズル５０７が存在するサブピクセル５１２については、屈曲した第１の分割線５１４を直線の第２の分割線５１５に変更し、分割領域５１３の大きさを変更する。このとき、制御部５０５は、異常ノズル５０７が割り当てられる分割領域５１３に、正常ノズル５０６が少なくとも２個以上割り当てられるように、分割領域５１３を設定することが望ましい。

制御部５０５は、割り当て工程において、第１の分割線５１４を介して分割された分割領域５１３については、２つの分割領域５１３の大きさに応じた個数の正常ノズル５０６を割り当てる。制御部５０５は、割り当て工程において、第２の分割線５１５を介して分割された分割領域５１３については、異常ノズル５０７および分割領域５１３の大きさに応じた個数の正常ノズル５０６を割り当てる。

制御部５０５は、選択工程において、乱数を用いて、分割領域５１３にインク１２０を吐出する正常ノズル５０６を、ランダムに選択する。制御部５０５は、１個の分割領域５１３に割り当てられた正常ノズル５０６の合計個数の５０％以上の個数の正常ノズル５０６を選択する。つまり、制御部５０５は、異常ノズル５０７が割り当てられている分割領域５１３については、異常ノズル５０７を除くノズル１０６の合計個数の５０％以上の個数のノズル１０６（図６の例では、３個の正常ノズル５０６のうち２個の正常ノズル５０６）を選択する。

制御部５０５は、吐出工程において、選択工程で選択された正常ノズル５０６から上記式（１）を満たすようにインク１２０を吐出させることにより、印刷を行う。このとき、制御部５０５は、異常ノズル５０７が存在することを前提とした吐出波形を波形生成装置５４１に出力させる。インクジェットヘッド１０２は、波形生成装置５４１からの吐出波形に基づいて、正常ノズル５０６のみからインク１２０を吐出させる。なお、異常ノズル５０７が存在すると、残りの６個の正常ノズル５０６の配置範囲がサブピクセル５１２内の右側または左側（図６の例では、右側）に偏ってしまう場合が想定される。この場合、他のサブピクセル５１２の印刷位置が許容できる範囲で、基板５１０に対するインクジェットヘッド１０２の相対位置を補正して、上記６個の正常ノズル５０６の配置範囲をサブピクセル５１２の中央に位置させることもできる。

〔第２の不吐出の対処処理〕
図７に示す構成において、サブピクセル６１２にインク１２０を着弾させることのできるノズル１０６の個数は、１個のサブピクセル６１２あたり８個である。制御部５０５は、分割工程において、直線の分割線６１４を介して、サブピクセル６１２を複数（図７の例では２個）の分割領域６１３に分割する。

制御部５０５は、割り当て工程において、それぞれの分割領域６１３に、分割領域６１３の大きさに応じた個数（図７の例では４個ずつ）のノズル１０６を割り当てる。例えば、図７の例において、制御部５０５は、印刷方向Ｄ２に並ぶ一番左側の４個の分割領域６１３に対して、４個のノズル１０６を割り当てる。この４個のノズル１０６は、左側から、第１の正常ノズル５０６Ａ、異常ノズル５０７、第２の正常ノズル５０６Ｂ、第３の正常ノズル５０６Ｃの順番で並んでいる。

制御部５０５は、選択工程において、乱数を用いて、分割領域６１３にインク１２０を吐出するノズル１０６を、ランダムに選択する。制御部５０５は、１個の分割領域６１３に割り当てられたノズル１０６の合計個数の５０％以上の個数（図７の例では４個のノズル１０６のうち３個）のノズル１０６を選択する。制御部５０５は、選択したノズル１０６の中に異常ノズル５０７が含まれる場合、以下の第１の再選択工程および第２の再選択工程のうち少なくとも一方の工程を行う。

まず、第１の再選択工程について説明する。一番左側の４個の分割領域６１３のうち一番下に位置する分割領域６１３Ａに対して、第１の正常ノズル５０６Ａ、異常ノズル５０７および第３の正常ノズル５０６Ｃが選択工程で選択された場合、制御部５０５は、第１の再選択工程において、異常ノズル５０７の代わりに、選択工程で選択されていなかった第２の正常ノズル５０６Ｂを再選択する。その後、制御部５０５は、吐出工程において、分割領域６１３Ａに対して、第１～第３の正常ノズル５０６Ａ～５０６Ｃから、上記式（１）を満たすようにインク１２０を吐出させることにより、印刷を行う。つまり、着弾目標位置１２１Ａは、本来、異常ノズル５０７からのインク１２０が着弾するはずであったが、異常ノズル５０７からインク１２０を吐出できないため、本来、着弾させる予定のなかった着弾目標位置１２１Ｂに、第２の正常ノズル５０６Ｂからのインク１２０を着弾させる。

次に、第２の再選択工程について説明する。一番左側の４個の分割領域６１３のうち下から２番目に位置する分割領域６１３Ｂに対して、第１の正常ノズル５０６Ａ、異常ノズル５０７および第２の正常ノズル５０６Ｂが選択工程で選択された場合、制御部５０５は、第２の再選択工程において、異常ノズル５０７の代わりに、選択工程で選択されていた第１の正常ノズル５０６Ａを、異常ノズル５０７の代わりにインク１２０を吐出する正常ノズル５０６として再選択する。その後、制御部５０５は、吐出工程において、分割領域６１３Ｂに対して、第１，第２の正常ノズル５０６Ａ，５０６Ｂから、上記式（１）を満たすようにインク１２０を吐出させることにより、印刷を行う。このとき、制御部５０５は、分割領域６１３Ｂに対して、第１の正常ノズル５０６Ａから異なるタイミングで、インク１２０を２回吐出する。

なお、制御部５０５は、一番左側の４個の分割領域６１３のうち上から２番目に位置する分割領域６１３Ｃに対して、異常ノズル５０７、第２の正常ノズル５０６Ｂおよび第３の正常ノズル５０６Ｃが選択工程で選択されている場合、第２の再選択工程において、異常ノズル５０７の代わりに、第２の正常ノズル５０６Ｂを、異常ノズル５０７の代わりにインク１２０を吐出する正常ノズル５０６として再選択してもよい。この場合、吐出工程において、分割領域６１３Ｃに対して、第２，第３の正常ノズル５０６Ｂ，５０６Ｃから、上記式（１）を満たすようにインク１２０を吐出される。このとき、分割領域６１３Ｃに対して、第２の正常ノズル５０６Ｂから異なるタイミングで、インク１２０を２回吐出される。

以上のような第２の不吐出の対処処理によれば、異常ノズル５０７が存在した場合、異常ノズル５０７に隣接する正常ノズル５０６が印刷する印刷方向Ｄ２に沿った領域においても、吐出する正常ノズル５０６の固定化を防止することができ、サブピクセル６１２内にインク１２０に覆われていない領域の発生を防止しながら、分割領域６１３ごとにインク１２０の膜厚をランダムに変化させることができる。

本開示に係るインクジェット印刷方法およびインクジェット印刷装置は、生産においてノズル毎の体積バラツキが発生した場合であっても、基板の一例であるディスプレイを高品質で生産することが可能である。また、本開示に係るインクジェット印刷方法およびインクジェット印刷装置は、ディスプレイのみならず、照明・センサ・太陽電池など、基板に印刷で形成するデバイスに応用可能であることから、きわめて有用で産業上の利用性は高い。

１０１，２０１，３０１，４０１，５０１ インクジェット印刷装置
１０２ インクジェットヘッド
１０３ ステージ
１０４ 相対移動機構
１０５，２０５，３０５，４０５，５０５ 制御部
１０６ ノズル
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０ 基板
１１１，２１１，３１１，５１１ 画素ピクセル
１１２，２１２，３１２，４１２，５１２，６１２ サブピクセル
１１３，２１３，３１３，４１３，５１３，６１３，６１３Ａ，６１３Ｂ，６１３Ｃ 分割領域
１１４，２１４，４１４，６１４ 分割線
３１４，５１４ 第１の分割線
３１５，５１５ 第２の分割線
１２０ インク
１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ，５３１ 着弾目標位置
５０６ 正常ノズル
５０６Ａ 第１の正常ノズル
５０６Ｂ 第２の正常ノズル
５０６Ｃ 第３の正常ノズル
５０７ 異常ノズル
５３０ 検査基板
５４１ 波形生成装置
５４２ カメラ
Ｄ１ ノズル配列方向
Ｄ２ 印刷方向

Claims (12)

1. 基板と、複数のノズルが直線に沿って配列されたインクジェットヘッドとを、相対移動させながら、前記基板への印刷を行うインクジェット印刷方法であって、
   前記基板上のピクセルバンク内の塗布領域を複数の分割領域に分割する工程と、
   前記複数のノズルを前記複数の分割領域に割り当てる工程と、
   それぞれの分割領域に割り当てられたノズルの中から、前記分割領域にインクを吐出するノズルをランダムに選択する工程と、
   前記基板と前記インクジェットヘッドとを相対移動させながら、前記複数の分割領域に前記選択されたノズルからインクを吐出する工程と、を備える、インクジェット印刷方法。
2. 前記インクを吐出する工程は、前記複数の分割領域のそれぞれに吐出されるインクの体積が、前記複数の分割領域に吐出されるインクの平均体積の±５０％以内となるように、前記選択されたノズルからインクを吐出する工程を含む、請求項１に記載のインクジェット印刷方法。
3. 前記ノズルを選択する工程は、前記分割領域に割り当てられたノズルの合計個数の５０％以上の個数のノズルを選択する工程を含む、請求項１または２に記載のインクジェット印刷方法。
4. 前記塗布領域を複数の分割領域に分割する工程は、前記インクジェットヘッドに対する前記基板の移動方向を前方向とした場合、前記塗布領域を左右に分割する工程を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
5. 前記塗布領域を複数の分割領域に分割する工程は、前記インクジェットヘッドに対する前記基板の移動方向を前方向とした場合、前記塗布領域を前後に分割する工程を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
6. 前記塗布領域を複数の分割領域に分割する工程は、前記インクジェットヘッドに対する前記基板の移動方向を前方向とした場合、前記塗布領域を前後および左右に分割する工程を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
7. 前記基板上には、複数の前記塗布領域が形成され、
   前記塗布領域を複数の分割領域に分割する工程は、少なくともいずれか１つの塗布領域における分割位置を、他の塗布領域の分割位置と異ならせる工程を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
8. 前記複数のノズルを前記複数の分割領域に割り当てる工程は、少なくともいずれか１つの分割領域に割り当てるノズルの個数を、他の分割領域に割り当てるノズルの個数と異ならせる工程を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
9. 前記複数のノズルの中に、インクを吐出できない異常ノズルが存在するか否かを判定する工程をさらに備え、
   前記異常ノズルが存在する場合、前記ノズルを選択する工程は、前記分割領域に割り当てられたノズルうち前記異常ノズルを除くノズルの中から、前記分割領域にインクを吐出するノズルを選択する工程を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
10. 前記複数のノズルの中に、インクを吐出できない異常ノズルが存在するか否かを判定する工程をさらに備え、
    前記異常ノズルが存在する場合、前記インクを吐出する工程は、前記異常ノズルとともに前記塗布領域に割り当てられたノズルのうち、前記分割領域にインクを吐出するノズルとして選択されなかったノズルから、前記異常ノズルの代わりにインクを吐出する工程を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
11. 前記複数のノズルの中に、インクを吐出できない異常ノズルが存在するか否かを判定する工程をさらに備え、
    前記異常ノズルが存在する場合、前記インクを吐出する工程は、前記異常ノズルとともに前記塗布領域に割り当てられたノズルのうち、前記分割領域にインクを吐出するノズルとして選択されたノズルから、前記異常ノズルの代わりにインクを吐出する工程を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載のインクジェット印刷方法。
12. 基板を保持するステージと、
    複数のノズルが一列に配列されたインクジェットヘッドと、
    前記ステージと前記インクジェットヘッドとを相対移動させる相対移動機構と、
    制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記基板上のピクセルバンク内の塗布領域を複数の分割領域に分割し、
    前記複数のノズルを前記複数の分割領域に割り当て、
    それぞれの分割領域に割り当てられたノズルの中から、前記分割領域にインクを吐出するノズルをランダムに選択し、
    前記基板と前記インクジェットヘッドとを相対移動させるように前記相対移動機構を制御するとともに、前記複数の分割領域に前記選択されたノズルからインクを吐出するように前記インクジェットヘッドを制御する、インクジェット印刷装置。

Images