JP4058453B2 - 液滴塗布装置 - Google Patents

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Description

この発明は、インクジェット方式等により基板上に液滴を塗布する液滴塗布装置に関する。
近年、インクジェット技術は紙媒体上に画像を形成するプリンター装置としてだけでなく、製造装置としての用途が期待されている。例えば、特許文献1(特開2003−191462号公報)では、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、電子放出素子、電気泳動表示装置などの製造装置として、インクジェット方式による液滴吐出素子を搭載した装置の構成が示されている。この特許文献1では、基板上への着弾位置精度を向上させるために、装置基体を石定盤として、基板を同一方向に搬送するステージと、ステージ進行方向と直交する方向にインクジェットヘッドを移動させるキャリッジ機構を、それぞれ石定盤上に直結して設けている。
インクジェット方式による汎用プリンターには、通常は液滴を吐出させる素子として150〜300ノズル/インチの間隔でノズル孔が規則配列した幅1/2〜2インチのインクジェットヘッド素子を各色毎に数個ずつ搭載した1個のインクジェットヘッドユニットを用いて画像を形成する。方法としては、記録紙を紙送りローラーで送りつつ、記録紙の搬送方向に対して直交する方向に複数回走査することで、記録紙に画像を形成していた。
インクジェット方式を製造装置として用いる場合でも、インクジェットヘッド素子は汎用プリンター用と同等であり、ノズル列方向のサイズは高々1〜2インチ程度しかないのが現状である。
一方、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、プラズマディスプレイ、電子放出素子、電気泳動表示装置の製造プロセスは、大面積基板を使用して採れ数を増やすことで低コスト及ぶタクトの短縮を図る傾向にあり、インクジェット方式によりこれらを製造するためには、一辺数mにも及ぶ大面積基板に対応できる装置が必要とされてきた。
大面積基板に対して高速で処理できるインクジェット方式を用いた製造装置としては、複数のインクジェットヘッド素子を並べて基板サイズ以上の長さにしたラインヘッド方式がある。この方式は、高々1〜2インチの幅のインクジェット素子を、基板サイズに至る長さまで千鳥配列させるものであり、基板サイズが数mとすると少なくとも100〜200個のヘッドを配列させる必要がある。この方式による装置は、例えばカラーフィルター基板のような基板全面に吐出を必要とし、さらに吐出箇所が規則的である場合には、非常に効果的であるといえる。
しかしながら、このラインヘッド方式は、例えば、特許文献2(特開2003−66218号公報)に示されているカラーフィルター基板の修復方法には、不適なものとなる。この特許文献2は、カラーフィルター基板の製造方法の一部として、カラーフィルター基板に着色不良部分があった場合に不良箇所のみにカラーフィルター材料を吐出させるものである。このようなカラーフィルター基板に点在する不良箇所を修正する手段としてラインヘッド方式を用いると、基板全面に液滴を吐出させるのと同一の処理時間を要する上に、殆どが吐出されない非動作ノズルとなり、ノズル詰まりを発生しやすい。さらに全てのノズルに対してメンテナンス動作を行うことが必要で、不要な廃液が増加する。また、吐出量を均一化させたい場合において、ラインヘッド方式では、点在する所望箇所に対して液滴を吐出させるだけにも関わらず、合計数千個にも及ぶノズルに対して逐一吐出量補正を行うことが必要となり極めて非効率的であった。
また、汎用プリンターで多用されてきたインクジェットヘッドユニットを同一上で複数往復させる方式では、インクジェットヘッドユニットの走査距離は増加する上に、安定動作の面で走査速度にも限界があり、処理時間が短縮できない。
さらに、大面積基板上の全面に限らず、所望の箇所に液滴を効率よく吐出させたいという要望は、カラーフィルターの修復に限らず様々な製造分野で今後求められるものである。
特開2003−191462号公報 特開2003−66218号公報
そこで、この発明の課題は、上記基板の(着色不良部分等の)所定部分に効率よく液滴を塗布できると共に、上記基板に対する液滴の着弾位置の精度を向上できる液滴塗布装置を提供することにある。
上記課題を解決するため、この発明の液滴塗布装置は、
基板が載置される載置面を有する基台と、
上記載置面に対向し上記載置面の一方向に延在すると共に、上記載置面の他方向に上記基台に対して相対的に移動可能に上記基台に取り付けられたビーム部と、
上記ビーム部に少なくとも一つは移動可能に取り付けられると共に、上記基板に液滴を吐出して塗布する複数の液滴吐出部と、
一の上記液滴吐出部が吐出している間に、上記一の液滴吐出部の少なくとも近傍にある移動可能な他の上記液滴吐出部が移動しているときの、この他の液滴吐出部の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御する制御部と
を備えることを特徴としている。
この発明の液滴塗布装置によれば、上記基台に対して相対的に移動可能な上記ビーム部と、このビーム部に少なくとも一つは移動可能に取り付けられた上記複数の液滴吐出部とを有するので、上記基板の(着色不良部分等の)所定部分に上記液滴吐出部によって液滴を塗布するときに、上記ビーム部や上記液滴吐出部を移動して液滴を塗布できて、効率よく、上記基板の所定部分に液滴を塗布できる。
また、上記液滴吐出部の数量を必要最小限にできて、非動作の上記液滴吐出部の数量を減らすことができる。したがって、液滴による上記液滴吐出部の目詰まりを防止し、上記液滴吐出部のメンテナンス動作に伴う廃液の液量を減少でき、さらに、全ての上記液滴吐出部の吐出量を均一にできる。
また、上記一の液滴吐出部が吐出している間に上記移動可能な他の液滴吐出部が移動しているときの上記他の液滴吐出部の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御する上記制御部を有するので、上記一の液滴吐出部が吐出している間に、上記他の液滴吐出部の移動を行っても、上記他の液滴吐出部の速度変動時の加速度変化をなだらかにできて、上記一の液滴吐出部から吐出された液滴の着弾位置の精度は、低下しない。また、上記一の液滴吐出部からの液滴の吐出と上記他の液滴吐出部の移動とは、互いに影響を及ぼしあわないので、上記一の液滴吐出部からの液滴の吐出と上記他の液滴吐出部の移動とを、同時に、実施できて、上記基板の修復等の塗布にかかる時間を短縮できる。
また、一実施形態の液滴塗布装置では、上記複数の液滴吐出部は、それぞれ、上記ビーム部に移動可能に取り付けられ、上記複数の液滴吐出部のそれぞれに対応して設けられ上記各液滴吐出部を上記ビーム部に対して移動自在に取り付けるスライド機構を有する。
この実施形態の液滴塗布装置によれば、上記複数の液滴吐出部のそれぞれに対応して設けられ上記各液滴吐出部を上記ビーム部に対して移動自在に取り付ける上記スライド機構を有するので、移動可能な上記液滴吐出部同士が干渉する恐れがなく、上記制御部は、上記各液滴吐出部を容易に制御できる。
また、一実施形態の液滴塗布装置では、上記スライド機構は、エアスライド式のスライド機構である。
ここで、上記エアスライド式のスライド機構は、上記スライド機構のうちの上記ビーム部に取り付けられた一部と、上記スライド機構のうちの上記液滴吐出部に取り付けられた一部とが、非接触しつつ相対的にスライドするように構成されている。
この実施形態の液滴塗布装置によれば、上記スライド機構は、エアスライド式のスライド機構であるので、このスライド機構によって上記複数の液滴吐出部の移動を円滑に行うことができて、上記制御部によって上記他の液滴吐出部の速度変動時の加速度変化を確実になだらかにできる。
また、一実施形態の液滴塗布装置では、上記一の液滴吐出部が取り付けられる上記スライド機構と、上記他の液滴吐出部との間の距離は、2m以下、特に望ましくは0.6m以下である。
この実施形態の液滴塗布装置によれば、上記一の液滴吐出部が取り付けられる上記スライド機構と、上記他の液滴吐出部との間の距離は、2m以下、特に望ましくは0.6m以下であるので、上記一の液滴吐出部の吐出中に、上記一の液滴吐出部からの液滴の着弾位置の精度を低下させずに、2m以下、特に望ましくは0.6m以下にある上記他の液滴吐出部の移動を行うことができる。
一方、上記一の液滴吐出部の吐出中に、2m、特に望ましくは0.6mよりも遠くにある別の上記液滴吐出部の速度変動時の加速度変化を急峻にでき、上記別の液滴吐出部を一層高速に移動できて、上記基板の修復等の塗布にかかる時間を短縮できる。
また、一実施形態の液滴塗布装置では、上記一の液滴吐出部が取り付けられる上記スライド機構と、上記他の液滴吐出部との間の距離は、上記ビーム部の上記一方向の長さに対して、40%以下、特に望ましくは12%以下である。
この実施形態の液滴塗布装置によれば、上記一の液滴吐出部が取り付けられる上記スライド機構と、上記他の液滴吐出部との間の距離は、上記ビーム部の上記一方向の長さに対して、40%以下、特に望ましくは12%以下であるので、上記一の液滴吐出部の吐出中に、上記一の液滴吐出部からの液滴の着弾位置の精度を低下させずに、40%以下、特に望ましくは12%以下にある上記他の液滴吐出部の移動を行うことができる。
一方、上記一の液滴吐出部の吐出中に、40%、特に望ましくは12%よりも遠くにある別の上記液滴吐出部の速度変動時の加速度変化を急峻にでき、上記別の液滴吐出部を一層高速に移動できて、上記基板の修復等の塗布にかかる時間を短縮できる。
この発明の液滴塗布装置によれば、上記基台に対して相対的に移動可能な上記ビーム部と、このビーム部に移動可能に取り付けられた上記複数の液滴吐出部と、上記一の液滴吐出部が吐出している間に上記他の液滴吐出部が移動しているときの上記他の液滴吐出部の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御する上記制御部とを有するので、上記基板の(着色不良部分等の)所定部分に効率よく液滴を塗布できると共に、上記基板に対する上記液滴吐出部の液滴の着弾位置の精度を向上させることができる。
以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図1Aと図1Bは、本発明の液滴塗布装置の一実施形態である構成図を示している。本発明の液滴吐出装置1は、基板10が載置される載置面11aを有する基台11と、上記基台11に対して相対的に移動可能に上記基台11に取り付けられたアーム部4と、上記アーム部4に移動可能に取り付けられると共に上記載置面11aに載置された上記基板10に液滴を吐出する複数の液滴吐出部6と、この複数の液滴吐出部6の移動または停止を制御する制御部13とを有する。
上記基板10は、例えば、液晶ディスプレイ等に用いられるカラーフィルター基板である。上記基板10には、着色不良等の欠損部113がある。上記基板10の端面近傍には、二つの上記アライメントマーク110が形成されている。なお、上記アライメントマーク110は、少なくとも二つあればよい。
上記基台11は、基体2と、この基体2上に搭載されて上記基板10の搬入及び搬送時に移動する載置台3とを有する。つまり、上記載置台3の上面は、上記載置面11aを含む。
上記アーム部4は、上記載置面11aに対向し上記載置面11aを上記載置面11aの一方向に渡って配設され、上記載置面11aの他方向に往復移動可能である。上記一方向と上記他方向とは、互いに直交する。上記一方向とは、矢印B方向をいい、上記他方向とは、矢印A方向をいう。
つまり、上記アーム部4は、いわゆる、ガントリーであり、門型に形成され、上記載置台3を横断している。上記アーム部4の長さは、約5mである。上記アーム部4は、上記基体2に設けられたアーム部移動機構5によって、矢印A方向に往復移動できる。
具体的に述べると、上記基体2には、上記載置台3の矢印B方向の両側のそれぞれに、矢印A方向に延びているアーム部移動機構5が設けられている。上記アーム部4は、各上記アーム部移動機構5に取り付けられた浮上移動機構43と、二つの上記浮上移動機構43,43に掛け渡された第1のビーム部41および第2のビーム部42とを有する。
上記第1のビーム部41および上記第2のビーム部42は、矢印B方向に延在し、上記載置面11aに対向し、互いに間隔をあけて矢印A方向に並んで配置されている。
上記第1のビーム部41および上記第2のビーム部42には、上記複数の液滴吐出部6のそれぞれに対応して、スライド機構7が設けられている。上記各スライド機構7は、上記各液滴吐出部6を上記ビーム部41,42に対して移動自在に取り付ける。
上記スライド機構7は、エアスライド式のスライド機構である。ここで、上記エアスライド式のスライド機構は、上記スライド機構のうちの上記ビーム部41,42に取り付けられた一部と、上記スライド機構のうちの上記液滴吐出部6に取り付けられた一部とが、非接触しつつ相対的にスライドするように、構成されている。
つまり、上記第1のビーム部41および上記第2のビーム部42は、それぞれ、矢印B方向に延びると共に互いに矢印A方向の反対側を向く二つの平面を有する。そして、上記第1のビーム部41における上記第2のビーム部42に対向する平面(対向面41a)とは反対側の平面(取付面41b)、および、上記第2のビーム部42における上記第1のビーム部41に対向する平面(対向面42a)とは反対側の平面(取付面42b)には、上記液滴吐出部6を上記アーム部4の移動方向(矢印A方向)とは異なる方向(矢印B方向)に移動させる上記スライド機構7が搭載されており、このスライド機構7上に搭載された上記液滴吐出部6は、上記スライド機構7上の移動可能領域の範囲内で、矢印B方向に移動できる。上記液滴吐出部6は、上記基板10の上記欠損部113等の所定部分に液滴を吐出して塗布する。
上記第1のビーム部41の上記取付面41bには、四個の上記液滴吐出部6が搭載され、上記第2のビーム部42の上記取付面41aには、五個の上記液滴吐出部6が搭載され、九個の上記液滴吐出部6は、それぞれ個別に、上記スライド機構7に取り付けられている。そして、上記全ての液滴吐出部6は、それぞれの上記スライド機構7上を、装置からの制御指令に基づいて、個別に独立して矢印B方向に移動する。
また、上記液滴吐出部6には、上記載置面11aに対して略平行でかつ最も近接した面に、液滴を吐出するための孔が形成されたヘッド吐出面を有し、装置からの制御指令に基づいて、上記ヘッド吐出面より液滴を上記載置面11a上の上記基板10に滴下する。
上記制御部13は、一の上記液滴吐出部6が吐出している間に、上記一の液滴吐出部6の少なくとも近傍にある他の上記液滴吐出部6が移動しているときの、この他の液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御する。
上記一の液滴吐出部6が取り付けられる上記スライド機構7と、上記他の液滴吐出部6が取り付けられる上記スライド機構7との間の距離は、0.6m以下である。言い換えると、上記一の液滴吐出部6が取り付けられる上記スライド機構7と、上記他の液滴吐出部6が取り付けられる上記スライド機構7との間の距離は、上記ビーム部41,42の矢印B方向の長さに対して、12%以下である。
上記第1のビーム部41と上記第2のビーム部42との間に配置されて、上記第1のビーム部41に取り付けられた撮像体としての撮像部90、および、上記第2のビーム部42に取り付けられた撮像体としての観察カメラ91を有する。
上記撮像部90は、上記載置面11a上での上記基板10の姿勢を調整するために上記基板10を撮像する。上記撮像部90は、低倍率モードおよび高倍率モードを有し、上記載置面11aに載置された上記基板10のアライメントマーク110を検出する。上記撮像部90は、上記第1のビーム部41の上記対向面41aに、上記第1のビーム部41の矢印B方向の両端部のそれぞれに、取り付けられている。
上記観察カメラ91は、上記基板10への着弾位置を補正するために上記基板10を撮像し、または、上記基板10の着弾状況を観察するために上記基板10を撮像する。上記観察カメラ91は、上記第2のビーム部42の上記対向面42aに、取り付けられている。
上記基台11には、姿勢調整部12が設けられている。この姿勢調整部12は、上記撮像部90の検出結果に基づいて上記載置面11aに載置された上記基板10の姿勢を調整する。
上記姿勢調整部12は、上記基板10の一端面の異なる2点、および、上記基板10の一端面に直交する他端面の1点を押圧して、上記基板の姿勢を調整する。つまり、上記姿勢調整部12は、上記基板10の一端面を押圧するピン12aと、上記基板10の他端面を押圧する(図示しない)ピンとを有する。
また、上記アーム部4には、上記アーム部4の移動を制御する(図示しない)移動制御部が接続されている。この移動制御部は、上記基板10が上記載置面11aに載置されたときに、上記アーム部4を移動することで、上記撮像部90を上記載置面11aに対する所定位置に移動して待機させる。ここで、上記所定位置とは、例えば、上記基板10のアライメントマーク110を検出する位置である。
上記基体2上には、上記載置台3に隣接して、メンテナンス機構8が設けられている。上記メンテナンス機構8は、上記液滴吐出部6に対して、非使用時に吐出面をキャップする機構、不良吐出口を検出する機構、および、不良吐出口を回復する機構などを有する。そして、メンテナンス時は、上記アーム部移動機構5により上記アーム部4を上記メンテナンス機構8直上に移動して、上記メンテナンス機構8により上記液滴吐出部6に対して各種メンテナンス動作を行う。
図2に示すように、上記基体2は、中央に位置するメインステージ20と、このメインステージ20の矢印A方向の両側に位置する第1のサブステージ21および第2のサブステージ22とを有する。なお、図2では、上記基板10を省略して描いている。
上記第1のサブステージ21は、上記メンテナンス機構8を有する。上記メインステージ20、上記第1のサブステージ21および上記第2のサブステージ22は、機械的に連結している。
上記メインステージ20は、御影石製の高精度のステージであり、上記液滴吐出部6から上記載置台3上の上記基板10に向けて液滴が吐出される間は、上記載置台3を正確に固定する。
上記第1のサブステージ21は、上記メンテナンス機構8を搭載し、上記メインステージ20に比べ精度良く製造する必要はない。
上記第2のサブステージ22は、上記載置台3上に上記基板10を搬入するとき、または、上記載置台3上から上記基板10を搬出するときに、上記載置台3を上記装置1端部に移動させる際に使用するステージである。
上記各ステージ20,21,22には、メイン移動機構50、第1のサブ移動機構51および第2のサブ移動機構52が搭載されており、上記移動機構50,51,52の間を跨いで上記アーム部4が自由に移動できるように、上記移動機構50,51,52の間に繋ぎ目を有しつつ連結している。
図1Aと図1Bに示すように、上記アーム部4は、上記アーム部移動機構5との間で常時エアー浮上している。つまり、上記アーム部移動機構5上に設けられた磁石式リニアスケール53と上記アーム部4の上記浮上移動機構43との間のリニアモータ制御により、上記アーム部4の移動を可能としている。なお、上記アーム部4は、上記制御部13によって、矢印A方向の任意の位置に移動される。
そして、上記アーム部移動機構5および上記磁石式リニアスケール53は、上記3つのステージ20,21,22を跨って自由に移動できるよう連続的に構成されている。なお、上記基体2の下部には、図示しない一般的な除振機構が設けられている。
上記載置台3の上面には、図示しない微小な孔が複数形成されている。この孔の全てが、図示しない吸引機構に連結し、この吸引機構による吸引制御によって、上記載置台3上に上記基板10を吸着固定する一方、上記吸引機構の解除制御によって、上記載置台3上から上記基板10を開放する。また、上記載置台3の上面は、平坦性が良い石定盤からなり、液滴吐出部6の吐出面と平行である。
上記載置台3は、上記基体2上に設けられた図示しないスライドレール上をリニアモータ制御により矢印A方向に移動できて、上記基板10の搬入または搬出時に、図3に示すように、上記メンテナンス機構8と反対方向の端部に移動する。なお、上記アーム部4は、上記基板10の搬入または搬出時に、上記メンテナンス機構8直上に移動する。
図1Bと図4に示すように、上記第1のビーム部41の上記取付面41bには、四組の上記液滴吐出部6および上記スライド機構7が取り付けられている。上記第1のビーム部41の上記対向面41aには、二つの上記撮像部90が取り付けられている。
上記第2のビーム部42の上記取付面42bには、五組の上記液滴吐出部6および上記スライド機構7が取り付けられている。上記第2のビーム部42の上記対向面42aには、上記載置台3のB方向の幅と略等しいスライド機構92が取り付けられている。このスライド機構92に、上記観察カメラ91が移動可能に取り付けられ、この観察カメラ91は、矢印B方向に移動可能である。
上記全てのスライド機構7は、上記載置台3の上面からみて、矢印B方向に千鳥状に配列している。また、矢印A方向に互いに隣接する上記2つのスライド機構7,7において、上記2つのスライド機構7,7のそれぞれのスライド可能領域は、矢印B方向に対して、一部重複している。なお、重複する移動可能領域は、その領域が大きいほどよく、三分の一以上重複していることが望ましい。
図5に示すように、上記液滴吐出部6は、上記アーム部4上に設置された上記スライド機構7に搭載され、矢印B方向にそれぞれ独立して移動可能である。
上記液滴吐出部6は、箱体66と、この箱体66に収納された吐出素子61、駆動制御回路62、電気接続ケーブル63、インクタンク64およびインク配管65とを有し、上記箱体66は、上記スライド機構7上を移動する。
上記吐出素子61の上記載置台3の上面との平行面には、ノズルプレート69が接着され、このノズルプレート69には、複数のノズル孔67が形成されている。なお、このノズル孔67の直径は、10μm〜20μmである。
上記吐出素子61は、一般的なものであり、例えば、圧電体基板に複数のインク室としての溝を形成した後、隔壁側面の一部に電極を形成して、この隔壁の両側面の間に電界を印加することで、この隔壁自体をせん断変形させて、吐出エネルギーを発生させる。
上記駆動制御回路62は、図示しないケーブルにより、図示しない駆動制御システムに接続されて、吐出制御が行われる。
上記載置台3上に上記基板10を搭載した場合、上記ノズルプレート69の最下面である液滴吐出面と基板10の上面との間は、0.5mm〜1mmになるように予め調整されている。
図6に示すように、上記第2のビーム部42に取り付けられている上記液滴吐出部6用の上記スライド機構7は、上下に配置された二列のLMガイド70,70(株式会社THK製)と、この二列のLMガイド70,70の間に配置されたリニアガイド71とを有する。
上記LMガイド70の一部は、上記液滴吐出部6に取り付けられ、上記LMガイド70の他部は、上記第2のビーム部42に取り付けられ、上記LMガイド70の一部と上記LMガイド70の他部とは、互いに、スライド自在である。
上記リニアガイド71は、上記第2のビーム部42に取り付けられ、上記リニアガイド71に対向するように上記液滴吐出部6に取り付けられているリニア駆動機構68を駆動制御することで、図6の紙面手前または奥方向(図1Aの矢印B方向)の所定の位置に、上記液滴吐出部6を移動させることができる。
上記リニアガイド71は、小型のN極およびS極の永久磁石を、交互に、規則的に配列させたものである。上記リニア駆動機構68は、交流制御でN極およびS極を自在に発生できるものであり、上記リニアガイド71と上記リニア駆動機構68との磁石力により、上記スライド機構7上の上記液滴吐出部6の位置制御を可能としている。
上記LMガイド70の有効移動ストロークは250mmであり、この有効ストローク以上の範囲で、上記リニアガイド71は、設置されている。なお、上記第1のビーム部41に取り付けられている上記スライド機構7も同様の構成であるため説明を省略する。
図6に示すように、上記第2のビーム部42に取り付けられている上記観察カメラ91用の上記スライド機構92は、上記スライド機構7と同様の構成であり、上下に配置された二列のLMガイド93,93(株式会社THK製)と、この二列のLMガイド93,93の間に設置されたリニアガイド94とを有する。
上記LMガイド93の一部は、上記観察カメラ91に取り付けられ、上記LMガイド93の他部は、上記第2のビーム部42に取り付けられ、上記LMガイド93の一部と上記LMガイド93の他部とは、互いに、スライド自在である。
上記リニアガイド94は、上記第2のビーム部42に取り付けられ、上記リニアガイド71に対向するように上記観察カメラ91に取り付けられているリニア駆動機構95を駆動制御することで、図6の紙面手前または奥方向(図1Aの矢印B方向)の所定の位置に、上記観察カメラ91を移動させることができる。なお、上記リニアガイド94および上記リニア駆動機構95は、上記リニアガイド71および上記リニア駆動機構68と同じ構成であるので、説明を省略する。なお、上記LMガイド93の有効移動ストロークは2500mmであり、この有効ストローク以上の範囲で、上記リニアガイド94は、設置されている。
上記観察カメラ91は、上記アーム部移動機構5に設けられた矢印A方向の情報取得機能と、上記スライド機構92に設けられた矢印B方向の情報取得機能とにより、上記アライメントマーク110に対する上記基板10のアドレス情報を出力することができる。
上記観察カメラ91は、主に、上記液滴吐出部6が上記基板10上に着弾した着弾画像を観察し、それぞれの上記液滴吐出部6の吐出状態、または、アライメントマーク基準の着弾位置のアドレスを出力することができる。
上記観察カメラ91で得た着弾位置座標を用いて、それぞれの上記液滴吐出部6について、矢印A方向に対して吐出タイミングの補正を行う一方、矢印B方向に対して上記スライド機構7の移動量の補正を行うことによって、上記基板10上の所望の位置に液滴を着弾させることができる。
図7Aの底面図に示すように、上記液滴吐出部6は、1種類の液体を吐出する上記吐出素子61を有する。上記液滴吐出部6の底面の上記ノズル孔67は、一列に配列し、矢印B方向に対して直角から数度傾いている。上記ノズル孔67は、全て同一の液滴材料を吐出する。
なお、上記液滴吐出部としては、図7Bに示すように、3種類の液体を吐出する吐出素子61A,61B,61Cを有する液滴吐出部6Aを用いてもよい。つまり、この液滴吐出部6Aは、第一の液滴材料を吐出する上記吐出素子61Aと、第二の液滴材料を吐出する上記吐出素子61Bと、第三の液滴材料を吐出する上記吐出素子61Cとを有する。
上記吐出素子61A,61B,61Cのそれぞれのノズル孔67A,67B,67Cは、矢印B方向に対して直角から数度傾いており、上記ノズル孔67A,67B,67Cのそれぞれの矢印B方向への投影領域は、ほぼ一致するように構成されている。
なお、上記ノズル孔67A,67B,67Cのそれぞれは、上記液滴吐出部6内で矢印B方向に微小に移動可能であってもよい。
次に、上記構成の液滴塗布装置の動作を説明する。
図8A、図8Bおよび図8Cを用いて、上記基板10の搬出および搬入の動作を説明する。図8Aに示すように、上記基板10の処理が完了し、上記基板10の処理後は、図8Bに示すように、上記載置台3を、紙面左側にスライドすると共に、上記アーム部4を、上記メンテナンス機構8の直上に移動する。そして、処理済の上記基板10の吸着を開放した後に、図示しない搬送ロボットに上記基板10を受け渡たす。その後、上記搬送ロボットは、次の上記基板10を上記載置台3に載せる。
そして、上記載置台3に載せられた上記基板10は、図8Cに示すように、即座に上記載置台3にエアー吸着され、上記載置台3および上記アーム部4は、図8Aに示すように、元の位置に戻る。
上記載置台3から上記基板10が搬出され、次の基板10が搬入されて、上記載置台3が元の位置に戻る間に、並行して、上記液滴吐出部6に対する通常のメンテナンス動作が行われる。
上記メンテナンス動作では、上記アーム部4を上記メンテナンス機構8上に移動し、その後、メンテナンス作業を行う。
具体的に述べると、上記液滴吐出部6の上記ノズルプレート69の下面は、図8Bに示すように、ゴム製のキャップ部材81によりキャップされる。そして、上記キャップ部材81の底部にある通気口より負圧吸引して、上記ノズルプレート69の上記ノズル孔67から液を強制排出することにより、上記ノズル孔67のダスト等を除去する。
その後、上記ノズルプレート69の下面を図示しないワイプブレードでワイプする。そして、図示しない不吐出検出機構により、上記ノズル孔67からの吐出状態をチェックする。なお、これら一連のメンテナンス動作の順序は、異なっていてもよい。
新たな上記基板10が搭載された上記載置台3と、上記液滴吐出部6のメンテナンス動作が完了した上記アーム部4は、ほぼ同時に図8Cの矢印方向に移動し、図8Aの位置に戻る。
次に、上記液滴塗布装置1のメンテナンス動作を説明する。上記基板10の搬出および搬入を実行する間、または、上記基板10への液滴吐出動作を長期間実施しないときは、上記液滴吐出部6に対してメンテナンス動作を実行する。このメンテナンス動作は、不吐出検出、キャップ、キャップ内吸引パージおよびワイピングを行う。
先の上記基板10の処理後に、直ちに、次の上記基板10の処理を行う場合、先の上記基板10の搬出動作の命令が与えられるのと同時に、上記液滴吐出部6を搭載した上記アーム部4に、上記メンテナンス機構8直上への移動命令が与えられる。
上記メンテナンス機構8は、上記液滴吐出部6の吐出不良を検出する不吐出検出機構を有する。この不吐出検出機構は、上記液滴吐出部6毎に設置されている。
上記不吐出検出機構85は、図9Aと図9Bに示すように、レーザー発光素子84およびレーザー受光素子83を有する。なお、上記液滴吐出部として、図7Bに示す液滴吐出部6Aを用いる。
上記レーザー発光素子84と、図示しないレーザー発光回路とは、不吐出検出の指令を受けると、レーザー光82を上記レーザー受光素子83に向けて連続的に照射する。上記レーザー受光素子83に接続された受光量計測手段は、通常の受光量を記憶する。
上記レーザー光82の照射方向は、上記基板10の上面に略平行で、かつ、上記液滴吐出部6Aの吐出面(上記ノズルプレート69の下面)に略平行である。
上記レーザー光82の直径は、1mmであり、一つの上記液滴吐出部6Aの全てのノズル孔67A,67B,67Cから吐出される液滴は、上記レーザー光82の光軸内を通過する。
上記レーザー発光素子84および上記レーザー受光素子83は、微動機構を有しており、この微動機構は、万一上記レーザー光82の光軸内を液滴が通過しない場合、上記レーザー発光素子84および上記レーザー受光素子83の位置を調整する。
上記不吐出検出機構85の動作を説明する。
初めに、第一番目の上記吐出素子61Aから、液滴を、一定時間吐出させて、受光量計測手段からの光量を読み取り、通常の受光量と比較して、遮光量を計測して、この値が予め設定した設定値の範囲内にあるか否かを判断する。そして、この値が設定値の範囲内にある場合は、正常吐出とみなし、この値が設定値の範囲内にない場合は、吐出不良とみなす。
次に、2番目の上記吐出素子61Bおよび3番目の上記吐出素子61Cに関して、順次、同様の吐出制御および遮光量計測を行って、上記液滴吐出部6Aの全てのノズル孔67A,67B,67Cについて、吐出不良の有無を確認する。
吐出不良がない場合、上記液滴吐出部6Aをキャップ位置に移動させて、上記基板10の搬入動作が完了する直前まで、キャッピングを行う。
吐出不良がある場合、一般的に知られている回復動作、例えば、上記液滴吐出部6Aをキャップ位置に移動し、キャッピングし、キャップを負圧に引いてノズル孔から強制排出し、キャップを解除し、ワイピングを行い、再度、不吐出検出を行う。そして、不吐出検出と回復動作を、吐出不良がなくなるまで、数回を限度に実行する。吐出不良が回復しない場合は、その旨を装置に出力する。
なお、先の上記基板10を処理する直前の最後の不吐出検出結果と、先の上記基板10を搬出中に行う最初の不吐検出結果とを比較して、吐出状態に変化が認められる場合、先の上記基板10の処理が不適として廃棄するか、修復工程に回すことができる。
次に、上記基板10のアライメント動作を説明する。
上記アーム部4に固定されている二つの上記撮像部90,90を、図10Aの位置から上記アーム部4と一体的に、図10Bの位置に移動して、上記撮像部90の画像情報を元に、図1Bに示す上記姿勢調整部12によって、図10Bの矢印方向に上記基板10の姿勢を補正する。
上記基板10には、予め高精度の上記二つのアライメントマーク110,110が設けられており、上記基板10の液滴塗布位置は、上記アライメントマーク110を基準として、予め決定されている。
上記アライメントマーク110は、同心円状のマークであり、上記二つのアライメントマーク110,110のピッチずれは、2μm以内である。上記二つのアライメントマーク110,110のピッチと同ピッチで、上記二つの撮像部90,90は、上記アーム部4上に設置されている。
また、上記撮像部90の基準位置と上記液滴吐出部6の着弾位置とは、上記観察カメラ91による補正動作により予め補正されている。
よって、上記撮像部90の基準位置に、上記基板10の上記アライメントマーク110を一致させることにより、液滴の着弾位置と液滴を塗布すべき位置とを、一致させることができる。
図11に示すように、上記撮像部90は、高倍率モードのカメラユニット98と低倍率モードのカメラユニット97とを有する。上記高倍率モードのカメラユニット98と上記低倍率モードのカメラユニット97とは、上記アーム部4に矢印A方向に並んで取り付けられている。つまり、上記第1のビーム部41に、順に、上記低倍率モードのカメラユニット97および上記高倍率モードのカメラユニット98が並んで取り付けられる。
上記低倍率モードのカメラユニット97のアライメント基準位置と、上記高倍率モードのカメラユニット98のアライメント基準位置とは、上記アーム部4を適切に移動させることで一致するように、予め位置補正されている。
上記低倍率モードのカメラユニット97は、フォーカス倍率0.5倍のカメラ機構を有し、200万画素(1400*1400ピクセル)のCCDカメラにより上記基板10上を撮像することができ、撮像視野域は概ね10mm四方、画像分解能は約13μmである。
上記高倍率モードのカメラユニット98は、フォーカス倍率10倍のカメラ機構を有し、140万画素(1400*1000ピクセル)のCCDカメラにより上記基板10上を撮像することができ、撮像視野域は概ね0.5mm四方、画像分解能は、約0.7μmである。
上記低倍率モードのカメラユニット97および上記高倍率モードのカメラユニット98は、それぞれ図示しない画像処理手段に接続されている。
この画像処理手段では、上記カメラユニット97,98で撮像したアライメントマーク画像から二値化処理を経て、マークの重心位置を割り出し、現在のアライメントマーク中心位置とする。
上記基板10上の二つのアライメントマーク110,110を二つのカメラユニット97,98で撮像し、アライメントマーク中心位置を割り出すことにより、上記基板10の回転移動および直線移動のアライメント量を決定することができる。
図12は、アライメント動作について、上記載置台3、上記撮像部90および上記アーム部4の動きを併記したフローチャートである。
アライメント開始の指令がだされると(S1)、図示しない搬送ロボットが上記基板10を上記載置台3上に載せ(S11)、上記載置台3はアライメント定位置まで移動する(S12)。
このとき、上記アーム部4は、アライメント位置に移動し(S31)、上記低倍率モードのカメラユニット97を、上記基板10のアライメントマーク110を検出する位置であるアライメント標準位置に移動する(S32)。
ここで、上記載置台3および上記アーム部4の移動が完了したときの、上記低倍率モードのカメラユニット97の視野を、図13Aと図13Bに示す。図13Aでは、一方の上記撮像部90の上記低倍率モードのカメラユニット97の視野を示し、図13Bでは、他方の上記撮像部90の上記低倍率モードのカメラユニット97の視野を示す。
上記アライメントマーク110は、同心円状であり、外側のリングは、粗アライメント用であり、この外側のリングの外径は、1mmである一方、内側の黒丸は、精アライメント用であり、この黒丸の直径は、0.2mmである。
搬送ロボットが上記載置台3上に上記基板10を搭載する精度は、理想位置に対して±3mmであり、視野域10mm角の上記低倍率モードのカメラユニット97をアライメント標準位置にもってきたときには、上記アライメントマーク110は、図13Aと図13Bに示すように、必ず視野内に収まる。
つまり、上記低倍率モードのカメラユニット97は、搬送ロボットの基板搭載精度以上の視野を有しており、基板搭載後にアライメント動作を行うことなく、即座にアライメント動作を行うことができる。また、周囲をサーチするシーケンスや機構を、別途、設けなくてもよい。
要するに、上記撮像部90は、低倍率モードの状態で、上記姿勢調整部12によって姿勢が調整される前の上記基板10における上記アライメントマーク110を検出する視野を有するので、上記基板10の姿勢を調整する前に、上記アライメントマーク110を検出して、上記アライメントマーク110を上記撮像部90の視野内に納めるようにする必要がなくて、アライメント検出機構を別途設ける必要なく、しかも、上記基板10の姿勢を調整するまでの時間を省略できる。
その後、図12に示すように、上記二つの低倍率モードのカメラユニット97,97でそれぞれ上記アライメントマーク110,110を撮像し(S21)、外側のリングの重心位置を読み取って、2つのマークの基準位置からのずれ方向およびずれ量から、上記基板10を移動させるべき数値であるライメント量を算出する(S22)。
また、上記アライメントマーク110の撮像が完了した時点(S21)で、上記アーム部4が移動して、上記高倍率モードのカメラユニット98を、上記基板10のアライメントマーク110を検出する位置であるアライメント標準位置に移動する(S33)。
また、アライメント量が決定すると(S22)、この情報を元に上記姿勢調整部12によって上記基板10の粗アライメントを実行する(S13)。
ここで、粗アライメントとは、図13Aと図13Bに示すように、上記アライメントマーク110を、点線の十字線で示されているアライメント基準位置に移動させることをいう。
その後、粗アライメント、および、上記高倍率モードのカメラユニット98の移動が完了すると、上記高倍率モードのカメラユニット98の視野では、図14Aと図14Bに示すように、上記アライメントマーク110の微小なずれがある。図14Aでは、一方の上記撮像部90の上記高倍率モードのカメラユニット98の視野を示し、図14Bでは、他方の上記撮像部90の上記高倍率モードのカメラユニット98の視野を示す。
これは、上記低倍率モードのカメラユニット97の視野では、画像分解能は13μmであり画像検出のずれも含めると数十μmの誤差を生じる恐れがあるために、粗アライメントを実行しても厳密なずれは解消できないためである。
その後、図12に示すように、上記高倍率モードのカメラユニット98で、上記アライメントマーク110の内側の黒丸を撮像し(S23)、内側の黒丸の重心位置を読み取って、2つのマークの基準位置からのずれ方向およびずれ量から、上記基板10を移動させるべき数値であるライメント量を算出し(S24)、このアライメント量を元に上記姿勢調整部12によって上記基板10の精アライメントを実行する(S14)。
ここで、精アライメントとは、図14Aと図14Bに示すように、上記アライメントマーク110を、点線の十字線で示されているアライメント基準位置に移動させることをいう。
この精アライメントでは、画像分解能0.6μmであるために、少なくとも2μm以下のアライメント精度を実現することができる。
その後、必須ではないが、再度、上記高倍率モードのカメラユニット98で、上記アライメントマーク110の内側の黒丸を撮像し(S25)、ずれがないかの精度を確認して(S26)、アライメントを完了する(S2)。
次に、図15Aと図15Bを用いて、上記観察カメラ91による液滴着弾位置の計測を説明する。
上記観察カメラ91は、上記液滴吐出部6の上記吐出素子61を交換して着弾位置補正を行うための情報を取得する場合や、使用中の着弾位置を再確認する際に用いる。上記観察カメラ91は、上記アーム部移動機構5および上記スライド機構92によって、装置上面の任意の位置を撮像すると共にその位置の割り出しを行う。
上記観察カメラ91の撮像位置は、上記アーム部移動機構5および上記スライド機構92に内在されたスケールによって、出力される。
液滴着弾位置を観察する場合、図15Aに示すように、上記基板として、通常の基板10と同様の所定のアライメントマーク110Aが付与されたダミー基板10Aを装置に搬入し、通常通りの基板姿勢制御を行う。上記観察カメラ91は、上記ダミー基板10A上の二つのアライメントマーク110A,110Aをそれぞれ撮像し、その位置情報を取得する。
そして、上記アーム部4は、上記ダミー基板10Aの任意の位置まで移動する。それぞれの上記液滴吐出部6のノズル孔から上記ダミー基板10Aに向けて液滴を吐出する。なお、このとき、全てのノズル孔から液滴を吐出しても良い。
また、それぞれの上記液滴吐出部6において、上記アーム部移動機構5および上記スライド機構92に内在されたスケールによって、仮想の着弾位置(理想的な着弾位置)をそれぞれ認識する。
その後、図15Bに示すように、上記観察カメラ91は、上記アーム部移動機構5および上記スライド機構92により移動しながら、液滴着弾位置111を順次撮像して、上記アライメントマーク110Aからの実際の着弾位置を割り出す。
そして、仮想の着弾位置と実際の着弾位置の差分をそれぞれの液滴吐出部6の補正データとして保管する。このずれは、矢印A方向および矢印B方向に分解される。
矢印A方向のずれに対しては、上記アーム部4が矢印A方向に移動しながら、上記液滴吐出部6の液滴吐出を行うため、上記液滴吐出部6の吐出タイミングを調整することで補正することができる。矢印B方向のずれに対しては、上記スライド機構7の移動量をオフセット補正する。この作業は、ノズル毎の不吐出の検出や着弾よれの検出をすることも可能である。
次に、図16Aと図16Bを用いて、姿勢制御が完了した上記基板10に対して、アライメントマーク基準の所望位置に液滴を滴下する方法を説明する。図16Aは、上記基板10に液滴を滴下する作業において、上記アーム部4が最も紙面右に移動した状態を示す一方、図16Bは、上記基板10に液滴を滴下する作業において、上記アーム部4が最も紙面左に移動した状態を示し、上記アーム部4は、矢印A方向の長さLの範囲を1〜複数回往復する。
上記アーム部4に搭載されている上記複数の液滴吐出部6は、矢印B方向にそれぞれ独立して移動可能である。上記アーム部4は、上記基板10上を、矢印A方向に往復移動する。
それぞれの上記液滴吐出部6は、液滴吐出動作を実行する前に、所望位置である矢印B方向のアドレスに移動して停止する。そして、上記アーム部4が矢印A方向に往復移動する過程で、所望位置である矢印A方向および矢印B方向のアドレスが一致した時点で、液滴を吐出する。この動作は、複数の液滴吐出部6について、それぞれ独立して制御される。
次に、図17を用いて、上記液滴吐出部6によって上記基板10に液滴を吐出する動作を説明する。
上記アーム部4には、矢印B方向に独立して移動可能な上記液滴吐出部6が9個搭載されており、それぞれの液滴吐出部6には、上記基板10上の受け持ち領域が設定されている。
上記基板10には、複数の欠損部113が点在しており、それぞれの液滴吐出部6には、矢印B方向に帯状の受け持ち領域がある。第1の液滴吐出部6Aは、図のハッチング領域114を受け持つ。第2の液滴吐出部6Bは、領域115を受け持つ。それぞれの液滴吐出部6は、受け持ち領域にある上記欠損部113に対して液滴吐出動作を行う。
上記アーム部4を、矢印A方向に繰り返し往復移動させる過程で、それぞれの液滴吐出部6は、それぞれ受け持つ上記欠損部113の直上に移動すべく、矢印B方向に個別に移動し、矢印B方向のアドレスが一致した場所で停止して、上記アーム部4の移動に伴って、矢印A方向のアドレスが一致するまで待機する。そして、上記基板10上の所望位置が直下に来るタイミングで、上記液滴吐出部6を駆動して液滴を吐出口から上記基板10上の所望位置に吐出させる。
次に、図18A〜図18Dを用いて、上記液滴吐出部6が、上記アーム部4の往復移動の過程で、複数の長方形状凹部の上記欠損部113に液滴を吐出させる工程を説明する。ここで、上記欠損部113とは、製造工程でダストが混入した部分や、空白の窪みが形成された部分等について、レーザー等により不良部分を一定形状に凹み修正した部分である。
上記液滴吐出部6は、全て同一の液滴材料を吐出するものとして、1種類の画素(レッド、ブルー、イエローのいずれか)の欠損について、その修復方法を説明する。なお、全ての色の欠損部を修復するには、本装置を色材毎に3台設けて逐次処理するか、図7Bに示すような液滴吐出部6Aを複数色吐出可能とすることで、可能となる。
図18A〜図18Dは、上記アーム部4に搭載されている複数の液滴吐出部6のうちの1つに着目して、1つの液滴吐出部6から複数の欠損部113に吐出動作を行う時系列の説明図である。
図18Aに示すように、基板上の欠損部113A,113B,113Cは、深さ2μm程度の凹部であり、開口部は,上記アーム部4の移動方向(矢印A方向)を長辺とした200μm×70μm程度の長方形状をしている。なお、上記液滴吐出部6の上記ノズル孔67の配列方向は、矢印A方向に対して平行であるが、実際には図7Aに示すように数度傾いている。
まず、欠損部113Aに液滴を吐出し修復するために、上記液滴吐出部6を、上記スライド機構7を用いて高速移動させて、上記ノズル孔67を欠損部113Aの中心線上に合わせて停止する。
なお、上記液滴吐出部6の移動時間は、実際に移動する時間に加えて、上記液滴吐出部6が停止した後に、上記液滴吐出部6の移動による残留振動が、上記液滴吐出部6の液滴吐出に悪影響を与えないレベルまで低減するまでの静定時間を、含む必要がある。
上記欠損部113Aの中心線上まで予め移動させた上記液滴吐出部6は、上記アーム部4の等速移動により矢印D方向に移動し、上記欠損部113A上にある上記ノズル孔67から液滴を吐出する。
このとき、使用するノズル孔67は、上記欠損部113Aの直上にある複数のノズル孔67を使用することができるため、1つのノズル孔67を使用する場合に比べて、上記アーム部4の等速移動速度を上げることになり、基板全体の処理速度を向上させることが可能となる。
その後、上記欠損部113A上に液滴を吐出した上記液滴吐出部6は、図18Bに示すように、他の欠損部113Cを修復するために、上記スライド機構7によって上記矢印E方向に移動して、上記欠損部113Cの中心線と上記ノズル孔67の配列方向とが一致する位置で停止する。このとき、上記アーム部4も一定速度で紙面左方向に移動しているため、上記液滴吐出部6は、図18Cに示すように、上記基板10に対して矢印F方向に移動する。
そして、上記アーム部4の移動により、上記液滴吐出部6は、矢印G方向に移動しながら、上記欠損部113C直上にある上記ノズル孔67から液滴を吐出し、上記欠損部113Cの修復を行う。
その後、上記アーム部4は、一方向の移動を完了した後に反対方向に移動を始める。図18Dに示すように、上記液滴吐出部6は、さらに他の欠損部113Bを修復するために、上記スライド機構7を用いて矢印K方向に移動し、上記欠損部113Bの中心線上に上記ノズル孔67の配列方向を合わせて停止する。そして、上記アーム部4の移動により、上記液滴吐出部6は、矢印L方向に移動して、上記欠損部113Bの直上にある上記ノズル孔67から液滴を吐出する。
したがって、上記アーム部4の往復動作を利用して、3つの欠損部113A,113B,113Cの修復を、欠損部113A、欠損部113Cおよび欠損部113Bの順で行っており、本装置の構成上の利点を最大限活用するものである。
即ち、図18A〜図18Dに示すように、上記欠損部113Aに複数のノズル孔67で吐出する際に、実際に吐出を行う紙面右端のノズル孔67が欠損部113A直上から離れるまでは移動させることはできず、少なくとも使用するノズル孔67の両端間距離に相当する領域では、液滴吐出部6を紙面上下方向に移動させて、次の欠損部の修復に向かうことはできない。
つまり、不能領域Hは、処理直後の欠損部端から使用するノズル孔67の両端間距離に相当する帯状の領域に加えて、上記アーム部4の移動速度と、矢印E方向の移動に要する時間および移動後の残留振動の静定に要する時間の和、を掛け合わせた領域も含まれる。
図18Cに示すように、上記欠損部113Bは、上記欠損部113Aに対する不能領域Hに入るため、上記欠損部113Aの修復の直後に、上記欠損部113Bの処理を行なわず、不能領域Hに属さない上記欠損部113Cの修復を行っている。
そして、上記アーム部4の復路移動に伴って、上記欠損部113Cの修復後に、この不能領域Hに属さない上記欠損部113Bの修復を行っている。
以上、1つの液滴吐出部6の移動動作について説明を行ったが、この装置は複数の液滴吐出部6を有し、それぞれが独立して動作している。
次に、図7Bに示す複数の液滴材料を滴下する液滴吐出部6Aによって、上記欠損部113の画素を修復する手順を、図19A〜図19C、および、図20A〜図20Cを用いて、説明する。
まず、図19A〜図19Cに示すように、上記欠損部113の画素長手方向が、上記アーム部4の移動方向に直交する方向であるときの、上記欠損部113の修復を説明する。
図19Aに示すように、ダスト等が原因で、製造途中に、RおよびGの画素間が混色してしまって、所望の色を示さない画素ができた際に、その部分を矩形状にレーザーで除去して、上記欠損部113である凹部を形成する。そして、上記液滴吐出部6Aを、矢印A方向の一方向に移動する。
その後、図19Bに示すように、上記液滴吐出部6Aによって、R画素の上記欠損部113に液滴を滴下し、さらに、図19Cに示すように、上記液滴吐出部6Aによって、G画素の上記欠損部113に液滴を滴下する。
次に、図20A〜図20Cに示すように、上記欠損部113の画素長手方向が、上記アーム部4の移動方向であるときの、上記欠損部113の修復を説明する。
図20Aに示すように、ダスト等が原因で、製造途中に、RおよびGの画素間が混色してしまって、所望の色を示さない画素ができた際に、その部分を矩形状にレーザーで除去して、上記欠損部113である凹部を形成する。そして、上記液滴吐出部6Aを、矢印A方向の一方向に移動する。
その後、図20Bに示すように、上記液滴吐出部6Aによって、R画素の上記欠損部113に液滴を滴下し、さらに、図20Cに示すように、上記液滴吐出部6Aによって、G画素の上記欠損部113に液滴を滴下する。
次に、図21A〜図21Eを用いて、上記制御部13によって上記液滴吐出部6の移動を制御しつつ、上記液滴吐出部6によって上記基板10の欠陥を修復する方法を説明する。
ここで、液滴塗布装置は、一つのビーム部41Aと、このビーム部41Aの一面に取り付けられた第1のスライド機構7A、第2のスライド機構7B、第1の液滴吐出部6Aおよび第2の液滴吐出部6Bと、上記ビーム部41Aの他面に取り付けられた第3のスライド機構7Cおよび第3の液滴吐出部6Cとを有し、上記基板10上にある第1の修復箇所120A、第2の修復箇所120Bおよび第3の修復箇所120Cを修復する。上記第1のスライド機構7Aと上記第2のスライド機構7Bとの間の距離は、約1.0mである。
まず、図21Aに示すように、上記ビーム部41Aがスタート箇所から上記第1の修復箇所120Aへ移動する。同時に、上記第1の液滴吐出部6Aが上記第1の修復箇所120Aへ移動すると共に、上記第2の液滴吐出部6Bが第3の修復箇所120Cへ移動する。
そして、図21Bに示すように、上記ビーム部41Aが上記第1の修復箇所120Aに到達する前に、上記第1と上記第2の液滴吐出部6A,6Bは、それぞれ、上記第1と上記第3の修復箇所120A,120Cに到達する。
その後、上記ビーム部41Aが上記第1の修復箇所120Aに到達したら、上記第1の液滴吐出部6Aから上記第1の修復箇所120Aに液滴を吐出して修復を行う。
続いて、図21Cに示すように、上記ビーム部41Aが上記第3の修復箇所120Cへ移動し、同時に、上記第1の液滴吐出部6Aは上記第2の修復箇所120Bへ移動する。
上記ビーム部41Aが上記第3の修復箇所120Cに到達したら、図21Dに示すように、上記第2の液滴吐出部6Bから上記第3の修復箇所120Cへ液滴を吐出する。この間、上記第1の液滴吐出部6Aは、上記第2の修復箇所120Bへ移動を継続し、図21Eに示すように、上記第2の修復箇所120Bに到達したら停止する。
最後に、上記ビーム部41Aが上記第2の修復箇所120Bへと移動し、上記第1の液滴吐出部6Aから上記第2の修復箇所120Bへ液滴を吐出する。途中で待ち時間が発生することが無いため、最短の時間で修復が完了する。
つまり、上記ビーム部41Aが上記第1の修復箇所120Aから上記第2の修復箇所120Bへ移動する間に、上記第1の液滴吐出部6Aは上記第2の修復箇所120Bへ移動して、上記第2の修復箇所120Bに到達すると停止する。そして、上記第1の液滴吐出部6Aが上記第1の修復箇所120Aから上記第2の修復箇所120Bへ移動して停止するまでの間に、上記第2の液滴吐出部6Bから上記第3の修復箇所120Cへ液滴が吐出される。
ここで、上記制御部13は、上記第2の液滴吐出部6Bが吐出している間に、上記第1の液滴吐出部6Aが移動しているときの、この第1の液滴吐出部6Aの速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御している。
具体的に述べると、上記制御部13によって、図22Aに示すように、上記第1の液滴吐出部6Aの移動の速度変化をなだらかにし、図22Bに示すように、上記第1の液滴吐出部6Aの移動の加速度変化をなだらかにした。
このとき、上記第2の液滴吐出部6Bから吐出された液滴の着弾位置を測定すると、図23に示すように、液滴は、上記基板10上のX軸方向およびY軸方向で±2μm程度の範囲に収まっている。この状態で、上記基板10の修復を行うと、上記基板10上のいずれの欠陥部においても満足な修復を行うことができた。
これに対して、第1の比較例として、図24Aに示すように、上記第1の液滴吐出部6Aの移動の速度変化を急にし、図24Bに示すように、上記第1の液滴吐出部6Aの移動の加速度変化を急にする。このとき、上記第2の液滴吐出部6Bより吐出された液滴の着弾位置を測定すると、図25に示すように、液滴は、上記基板10上のX軸方向およびY軸方向で±5μm程度の範囲に広くまばらに着弾する。この状態で、上記基板10の修復を行うと、一部の液滴が、上記基板10の上記欠陥部の開口部の淵にかかって、満足な修復を行うのが困難であった。
一方、第2の比較例として、上記第2の液滴吐出部6Bから液滴を吐出している間に、上記第1の液滴吐出部6Aの移動を行わないとすると、上記基板10の修復に時間がかかる。
次に、図26Aと図26Bを用いて、上記制御部13によって上記液滴吐出部6の移動を制御しつつ、上記液滴吐出部6によって上記基板10の欠陥を修復する他の方法を説明する。
ここで、液滴塗布装置は、一つのビーム部41Aと、このビーム部41Aの一面に取り付けられた第1〜第3のスライド機構7A〜7C、および、第1〜第3の液滴吐出部6A〜6Cと、上記ビーム部41Aの他面に取り付けられた第4と第5のスライド機構7D,7E、および、第4と第5の液滴吐出部6D,6Eとを有し、上記基板10上にある第1〜第5の修復箇所120A〜120Eを修復する。
上記ビーム部41Aの長さは約5mであり、上記第1のスライド機構7Aと上記第2のスライド機構7Bとの間の距離は、約1.4mであり、上記第1のスライド機構7Aと上記第5のスライド機構7Eとの間の距離は、約2.1mである。
まず、図26Aに示すように、上記第1の液滴吐出部6Aが、上記第1の修復箇所120Aから上記第2の修復箇所120Bへ移動している間に、上記第5の液滴吐出部6Eから上記第4の修復箇所120Dに液滴が吐出される。
さらに、図26Bに示すように、上記第1の液滴吐出部6Aが、上記第2の修復箇所120Bから上記第3の修復箇所120Cへ移動している間に、上記第2の液滴吐出部6Bから上記第5の修復箇所120Eに液滴が吐出される。
ここで、上記第1の液滴吐出部6Aの速度の変化が、図24Aに示すように、急であるとき、上記第2の液滴吐出部6Bから吐出された液滴の着弾位置は、図25に示すように、広くまばらになって、満足な修復は困難であった。
一方、上記液滴吐出部6Aの速度の変化が、図24Aに示すように、急であるとき、上記第5の液滴吐出部6Eから吐出された液滴の着弾位置は、図27に示すように、上記基板10上のX軸方向およびY軸方向で±3μm程度の範囲に収まっている。
つまり、上記スライド機構7と上記液滴吐出部6との間の距離が、2mを超えると、着弾位置が±3μm程度より狭い範囲に収まっていることが判明した。この状態で上記基板10の修復を行うと、上記基板10上のいずれの欠陥部においても満足な修復を行うことができた。
一方、上記スライド機構7と上記液滴吐出部6との間の距離が、2m以下であるとき、上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御を行うと、すべての修復において満足な修復を行うことができた。
上記ビーム部41Aの長さが約5mであるため、上記スライド機構7と上記液滴吐出部6との間の距離がガントリーの長さの約40%以下であるときに、上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御を行うと、すべての修復において満足な修復を行うことができた。
そして、上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化が急であると、上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御を行う場合に比べて、上記液滴吐出部6の移動に要する時間が短くなるため、すべての上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御を行う場合に比べて、さらに高速な修復が可能となる。
さらに、図1Aに示す構成の装置において同様に修復を行ったところ、上記ビーム部41,42の長さが約5mである状態で、上記スライド機構7と上記液滴吐出部6との間の距離が0.6m以下であるとき、つまり、上記スライド機構7と上記液滴吐出部6との間の距離が上記ビーム部41,42の長さの12%以下であるときに、上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御を行い、上記スライド機構7と上記液滴吐出部6との間の距離が0.6mより長いとき、つまり、上記スライド機構7と上記液滴吐出部6との間の距離が上記ビーム部41,42の長さの12%より大きいときに、上記液滴吐出部6の速度変動が急である制御を行ったところ、上記基板10の修復において、上記基板10上のいずれの欠陥部においても満足な修復を最も高速に行うことができた。
上記構成の液滴塗布装置によれば、上記基台11に対して相対的に移動可能な上記ビーム部41,42と、このビーム部41,42に移動可能に取り付けられた複数の液滴吐出部6とを有するので、上記基板10の(着色不良部分等の)所定部分に上記液滴吐出部6によって液滴を塗布するときに、上記ビーム部41,42や上記液滴吐出部6を移動して液滴を塗布できて、効率よく、上記基板10の所定部分に液滴を塗布できる。
また、上記液滴吐出部6の数量を必要最小限にできて、非動作の上記液滴吐出部6の数量を減らすことができる。したがって、液滴による上記液滴吐出部6の目詰まりを防止し、上記液滴吐出部6のメンテナンス動作に伴う廃液の液量を減少でき、さらに、全ての上記液滴吐出部6の吐出量を均一にできる。
また、上記一の液滴吐出部6が吐出している間に上記他の液滴吐出部6が移動しているときの上記他の液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御する上記制御部13を有するので、上記一の液滴吐出部6が吐出している間に、上記他の液滴吐出部6の移動を行っても、上記他の液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化をなだらかにできて、上記一の液滴吐出部6から吐出された液滴の着弾位置の精度は、低下しない。また、上記一の液滴吐出部6からの液滴の吐出と上記他の液滴吐出部6の移動とは、互いに影響を及ぼしあわないので、上記一の液滴吐出部6からの液滴の吐出と上記他の液滴吐出部6の移動とを、同時に、実施できて、上記基板10の修復等の塗布にかかる時間を短縮できる。
また、上記複数の液滴吐出部6のそれぞれに対応して設けられ上記各液滴吐出部6を上記ビーム部41,42に対して移動自在に取り付ける上記スライド機構7を有するので、上記各液滴吐出部6同士は移動により干渉する恐れがなくなり、上記制御部13は、上記各液滴吐出部6を容易に制御できる。
また、上記スライド機構7は、エアスライド式のスライド機構であるので、このスライド機構7によって上記複数の液滴吐出部6の移動を円滑に行うことができて、上記制御部13によって上記他の液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化を確実になだらかにできる。
また、上記一の液滴吐出部6が取り付けられる上記スライド機構7と、上記他の液滴吐出部6との間の距離は、2m以下、特に望ましくは0.6m以下であるので、上記一の液滴吐出部6の吐出中に、上記一の液滴吐出部6からの液滴の着弾位置の精度を低下させずに、2m以下、特に望ましくは0.6m以下にある上記他の液滴吐出部6の移動を行うことができる。
一方、上記一の液滴吐出部6の吐出中に、2m、特に望ましくは0.6mよりも遠くにある別の上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化を急峻にでき、上記別の液滴吐出部6を一層高速に移動できて、上記基板10の修復等の塗布にかかる時間を短縮できる。
また、上記一の液滴吐出部6が取り付けられる上記スライド機構7と、上記他の液滴吐出部6との間の距離は、上記ビーム部41,42の上記一方向の長さに対して、40%以下、特に望ましくは12%以下であるので、上記一の液滴吐出部6の吐出中に、上記一の液滴吐出部6からの液滴の着弾位置の精度を低下させずに、40%以下、特に望ましくは12%以下にある上記他の液滴吐出部6の移動を行うことができる。
一方、上記一の液滴吐出部6の吐出中に、40%、特に望ましくは12%よりも遠くにある別の上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化を急峻にでき、上記別の液滴吐出部6を一層高速に移動できて、上記基板10の修復等の塗布にかかる時間を短縮できる。
なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、上記制御部13によって、全ての上記液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御するようにしてもよい。また、上記スライド機構7として、エアスライド式のスライド機構以外に、転がり案内等の接触式のスライド機構を用いてもよい。
また、上記のビーム部を一本として、このビーム部の両側面に、上記液滴吐出部6を取り付けてもよい。また、上記ビーム部の数量の増減は、自由である。
上記撮像体として、上記撮像部90や上記観察カメラ91以外の撮像体であってもよい。上記撮像部90は、高倍率モードと低倍率モードとをズームによって切り換える一つのカメラユニットであってもよい。また、上記撮像部90は、光路分割で高倍率および低倍率を同時に観察できるようにしてもよい。具体的に述べると、上記基板10からの光を分割して、画素数の異なる二つのCCDのそれぞれに導くようにしてもよい。
また、上記液滴吐出部6の移動方向と、上記アーム部4の移動方向とは、平面からみて、互いに直交しなくてもよい。また、上記アーム部4を静止する一方、上記載置台3を可動するようにしてもよい。
また、上記液滴吐出部6は、上記基板10の全面に液滴を吐出して塗布するようにしてもよい。また、上記液滴吐出部6の数量の増減は、自由である。
上記液滴吐出部6の移動方向は、矢印B方向と異なる方向であってもよい。また、上記液滴吐出部6の移動方向は、一方向でなくてもよく、例えば、2方向であってもよい。
また、上記ビーム部41,42に取り付けられた上記複数の液滴吐出部6は、少なくとも1つの上記液滴吐出部6が、移動可能であればよく、その他の上記液滴吐出部6は、上記ビーム部41,42に固定されていてもよい。例えば、上記基板10内で液滴を吐出するべき箇所の密度に差がある場合(そもそも上記基板10内のインク受容箇所(例えば、着色箇所)の配置として、高密度箇所と低密度箇所がある場合)、高密度の箇所には、固定された上記液滴吐出部6を用い、低密度の箇所には、移動可能の上記液滴吐出部6を用いる。このような場合において、上記固定の液滴吐出部6の近傍にある上記移動可能な液滴吐出部6の移動中において、上記固定の液滴吐出部6からの液滴の着弾位置の精度を向上させる目的で、上記移動可能な液滴吐出部6の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御することが有効である。
また、上記液滴吐出部6に共通のスライダ機構を設ける構成も可能であり、この場合は、上記液滴吐出部6の位置制御が困難となるが、個別にスライダ機構を設ける場合より、最適に上記液滴吐出部6の位置を制御可能となる。例えば、上記ビーム部41,42の長さの半分の部分のみに、修正箇所が存在する場合、共通のスライダ機構であれば、上記液滴吐出部6をその箇所に集中させることも可能となる。
また、本発明の液滴塗布装置を、カラーフィルター基板の欠損部の修復を行う装置に適用しているが、基板に点在する所望箇所に吐出を行う他の装置に適用してもよい。例えば、基板上に導電性インクを吐出して配線パターンを描画する装置や、基板上に有機EL(Electronic Luminescence)を形成する材料を吐出して有機EL表示部を製造する装置や、有機EL表示部の欠損部を修復する装置や、大型看板等に画像を印刷する装置や、画像を修復する装置や、その他のインクジェット技術を応用した製造装置に適用できる。
本発明の液滴塗布装置の一実施形態を示す斜視図である。 液滴塗布装置の平面図である。 図1AのC−C断面図である。 基板の搬入または搬出時における液滴塗布装置の作用説明図である。 図1BのE−E断面図である。 図1AのY方向からみた部分断面図である。 図1AのX方向からみた部分断面図である。 液滴吐出部の底面図である。 他の液滴吐出部の底面図である。 基板の処理が完了したときを示す作用説明図である。 基板を搬出するときを示す作用説明図である。 基板を搬入するときを示す作用説明図である。 不吐出検出機構の側面図である。 不吐出検出機構の底面図である。 基板のアライメント動作を示す作用説明図である。 基板のアライメント動作を示す作用説明図である。 撮像部の拡大底面図である。 アライメント動作を示すフローチャートである。 一方の撮像部の低倍率モードのカメラユニットの視野を示す説明図である。 他方の撮像部の低倍率モードのカメラユニットの視野を示す説明図である。 一方の撮像部の高倍率モードのカメラユニットの視野を示す説明図である。 他方の撮像部の高倍率モードのカメラユニットの視野を示す説明図である。 観察カメラにより液滴着弾位置の計測を示す作用説明図である。 観察カメラにより液滴着弾位置の計測を示す作用説明図である。 基板に液滴を滴下する作業において、アーム部が最も紙面右に移動した状態を示す作用説明図である。 基板に液滴を滴下する作業において、アーム部が最も紙面左に移動した状態を示す作用説明図である。 液滴吐出部によって基板に液滴を吐出する動作を示す作用説明図である。 液滴吐出部から欠損部に吐出する動作を示す作用説明図である。 液滴吐出部から欠損部に吐出する動作を示す作用説明図である。 液滴吐出部から欠損部に吐出する動作を示す作用説明図である。 液滴吐出部から欠損部に吐出する動作を示す作用説明図である。 欠損部の画素長手方向が、アーム部の移動方向に直交する方向であるときの、欠損部の修復を示す作用説明図である。 欠損部の画素長手方向が、アーム部の移動方向に直交する方向であるときの、欠損部の修復を示す作用説明図である。 欠損部の画素長手方向が、アーム部の移動方向に直交する方向であるときの、欠損部の修復を示す作用説明図である。 欠損部の画素長手方向が、アーム部の移動方向であるときの、欠損部の修復を示す作用説明図である。 欠損部の画素長手方向が、アーム部の移動方向であるときの、欠損部の修復を示す作用説明図である。 欠損部の画素長手方向が、アーム部の移動方向であるときの、欠損部の修復を示す作用説明図である。 基板の欠陥を修復する方法を説明する第1の工程図である。 基板の欠陥を修復する方法を説明する第2の工程図である。 基板の欠陥を修復する方法を説明する第3の工程図である。 基板の欠陥を修復する方法を説明する第4の工程図である。 基板の欠陥を修復する方法を説明する第5の工程図である。 本発明における液滴吐出部の速度変化を示すグラフである。 本発明における液滴吐出部の加速度変化を示すグラフである。 本発明における液滴の着弾位置を示す図である。 比較例における液滴吐出部の速度変化を示すグラフである。 比較例における液滴吐出部の加速度変化を示すグラフである。 比較例における液滴の着弾位置を示す図である。 基板の欠陥を修復する他の方法を説明する第1の工程図である。 基板の欠陥を修復する他の方法を説明する第2の工程図である。 本発明における液滴の着弾位置を示す図である。
符号の説明
4 アーム部
41 第1のビーム部
41a 対向面
41b 取付面
42 第2のビーム部
42a 対向面
42b 取付面
6,6A 液滴吐出部
7 スライド機構
10 基板
110 アライメントマーク
113 欠損部
11 基台
11a 載置面
13 制御部
90 撮像部
91 観察カメラ
97 低倍率モードのカメラユニット
98 高倍率モードのカメラユニット

Claims (5)

  1. 基板が載置される載置面を有する基台と、
    上記載置面に対向し上記載置面の一方向に延在すると共に、上記載置面の他方向に上記基台に対して相対的に移動可能に上記基台に取り付けられたビーム部と、
    上記ビーム部に少なくとも一つは移動可能に取り付けられると共に、上記基板に液滴を吐出して塗布する複数の液滴吐出部と、
    一の上記液滴吐出部が吐出している間に、上記一の液滴吐出部の少なくとも近傍にある移動可能な他の上記液滴吐出部が移動しているときの、この他の液滴吐出部の速度変動時の加速度変化がなだらかとなるように制御する制御部と
    を備えることを特徴とする液滴塗布装置。
  2. 請求項1に記載の液滴塗布装置において、
    上記複数の液滴吐出部は、それぞれ、上記ビーム部に移動可能に取り付けられ、
    上記複数の液滴吐出部のそれぞれに対応して設けられ上記各液滴吐出部を上記ビーム部に対して移動自在に取り付けるスライド機構を有することを特徴とする液滴塗布装置。
  3. 請求項2に記載の液滴塗布装置において、
    上記スライド機構は、エアスライド式のスライド機構であることを特徴とする液滴塗布装置。
  4. 請求項2に記載の液滴塗布装置において、
    上記一の液滴吐出部が取り付けられる上記スライド機構と、上記他の液滴吐出部との間の距離は、2m以下であることを特徴とする液滴塗布装置。
  5. 請求項2に記載の液滴塗布装置において、
    上記一の液滴吐出部が取り付けられる上記スライド機構と、上記他の液滴吐出部との間の距離は、上記ビーム部の上記一方向の長さに対して、40%以下であることを特徴とする液滴塗布装置。
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