JP4353929B2 - アライン装置 - Google Patents

Description

本発明はアライン装置に関し、より詳しくは、基板と基板にプリント作業を遂行するプリントヘッドを整列させるためのアライン装置に関する。

一般に、TFT-LCD（薄膜トランジスター液晶表示）及び有機ELD（エレクトロルミネセンス表示）のような平面ディスプレイ装置には、画像を形成するディスプレイパネルが装着される。

このようなディスプレイパネルの製造過程は、ディスプレイパネル用基板にカラーフィルターを形成するプリント工程を含み、最近、このようなプリント工程はインクジェット方式を主に使用している。

インクジェット方式は、ディスプレイパネル用基板に形成された複数のピクセルにオリフィスを有するプリントヘッドを利用して、カラーフィルター用インキを噴射し、これを硬化する方式である。このようなインクジェット方式は従来のフォトリソグラフィ方式と比べ、材料費の節減及び工程の縮小が可能である。

このようなインクジェット方式を利用したプリント工程には、インキが基板のピクセルに定位置するようにプリントヘッドを基板に対して整列するアライン装置や、またはインキが基板のピクセルに定位置したかを検査する検査装置などを含む。

アライン装置は、プリントヘッドが基板のピクセルにインキを噴射する前に、プリントヘッドと基板のピクセルを整列するので、インキを基板に噴射した後にインキの位置を検査する検査装置に比べ、材料費の節減及び工程の縮小が可能である。

このようなディスプレイパネルを製作するためのインクジェットアライン装置が韓国特許出願１０-２００２-００１８９７０号に開示されている。このような従来のディスプレイパネル製作用アライン装置は、複数のオリフィスアラインが可能なヘッドと、前記ヘッドを通じて印刷しようとする基板のパターンのピクセルピッチに合うように描いたグリッドに、それぞれのオリフィスが位置するように調整する複数のＣＣＤカメラで構成される。

このようなＣＣＤカメラは、透明な基板を支持するステージの下側に備えられ、上側に向けて撮影することによって、透明な基板を透過してオリフィスの位置を撮影することができる。そのため、このようなＣＣＤカメラによって撮影された映像を通じて、オリフィスを基板のパターンのピクセルピッチに合うように描いたグリッドに整列することができる。
韓国特許出願１０-２００２-００１８９７０号の明細書

しかし、このような従来のディスプレイパネル製作用アライン装置は、基板を支持するステージの下側に備えられ、ステージに形成された孔を通じて基板及びオリフィスを撮影するようになっているため、カメラの装着が容易でなく、構成が複雑である。

また、このような従来のディスプレイパネル製作用アライン装置は、透明な基板を透過してオリフィスを撮影するが、基板を透過して撮影する過程でノイズや屈折などによって、オリフィスの映像が歪曲されることがあり、このように歪曲された映像では精密制御が難しくなる。

そして、このような従来のディスプレイパネル製作用アライン装置は、透明な基板にだけ使用できるので、不透明な基板の場合には使用が不可能である。

そこで、本発明の目的は、構造が簡単で、設置が容易であり、精密制御が可能であり、不透明な基板の場合にも使用できるアライン装置を提供することにある。

前記目的は、本発明によって、基板と前記基板にプリント作業を行うように複数のオリフィスが備えられたプリントヘッドを整列するためのアライン装置において、前記プリントヘッドと前記基板を整列するように前記基板と前記プリントヘッドとの間に備えられ、前記プリントヘッドのオリフィス及び前記基板を撮影するカメラユニットと、前記カメラユニットを前記基板と前記プリントヘッドとの間に移送自在に支持するカメラ移送部とを含むことを特徴とするアライン装置によって達成される。

ここで、前記カメラユニットは、前記プリントヘッドを撮影するための第１カメラと、前記基板を撮影するための第２カメラとを含むことができる。前記カメラユニットは、前記プリントヘッド及び基板の映像を前記第１及び第２カメラの方向に屈折させるようにプリズムをさらに含むことができる。前記カメラユニットは、前記プリントヘッド及び前記基板の映像を拡大撮影するようにレンズをさらに含むことができる。

前記基板は、ディスプレイパネル用で、複数のピクセルが等間隔で形成されたピクセルグリッドを含み、前記カメラユニットは、前記プリントヘッドのオリフィスと、前記オリフィスによってプリントされる前記基板のピクセルを撮影することができる。

前記プリントヘッドのオリフィスと前記基板のピクセルを整列するように、前記カメラユニットによって撮影された映像を表示するディスプレイ部をさらに含むことができる。前記プリントヘッドを移送自在に支持するヘッド移送部及び前記基板を移送自在に支持するステージのうちの少なくとも一つをさらに含み、前記カメラユニットによって撮影された映像を比較して、前記プリントヘッド及び前記基板のうちのいずれか一つを他の一つに整列するように、前記ヘッド移送部及び前記ステージのうちの少なくとも一つを制御する制御部をさらに含むことができる。

本発明によるアライン装置は、基板とプリントヘッドとの間に備えられたカメラユニットと、カメラユニットを移送するカメラ移送部とを備えて、リアルタイムでプリントヘッドと基板の位置を点検することができ、カメラユニットが基板とプリントヘッドとの間に配置されるようにすることによって、構造が簡単で、設置が容易であるだけではなく、精密制御が可能であり、不透明な基板の場合にも容易に使用することができる。

以下、図面を参照して、本発明について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例によるアライン装置２０が装着されたプリント工程の斜視図である。

プリント工程は、基板５にカラーフィルターを形成する過程であって、インクジェット方式で構成される。このようなインクジェット方式のプリント工程は、基板５と、基板５の下側に備えられて基板５を移送自在に支持するステージ９と、基板５にプリント作業を遂行するプリントヘッド１１と、プリントヘッド１１を移送自在に支持するヘッド移送部１５とを含む。プリント工程には、基板５とプリントヘッド１１を整列するためのアライン装置２０が備えられる。

基板５は、板状のガラスで備えられ、TFT-LCDや有機ELDのような平面ディスプレイ装置のディスプレイパネルなどの製作に使用される。基板５には、複数のピクセル７が等間隔で形成されたピクセルグリッド８が備えられ、それぞれのピクセル７には、後述するプリントヘッド１１のオリフィス１３から噴射されたインキが充填される。また、基板５には、プリントヘッド１１の移送方向と、基板５に形成されたピクセル７の配列方向などを整列するように、基準点になる複数のアラインマーク６が形成される。基板５は透明、または半透明や不透明なもので備えられることができる。しかし、基板５は、ディスプレイパネル用に限らず、プリントヘッド１１のようなインキ噴射装置などによって、定位置にインキなどが噴射されるように備えられた他の種類の基板であり得る。

ステージ９は、基板５の下側に備えられ、基板５を支持可能に平板状で備えられる。ステージ９は、基板５をプリントヘッド１１に対して一致させるように、基板５を移送自在に支持する。ステージ９は、基板５のアラインマーク６をプリントヘッド１１の移送方向に対して一致させるように、基板５を基板５の板面方向に移送自在に支持することができる。つまり、ステージ９は、基板５の板面方向に相互垂直をなす２軸（ｘ、ｙ）方向に移送自在に備えられることができ、基板５の板面方向の横方向の軸線（ｚ）方向を中心として回転可能に備えられることもできる。これによって、ステージ９は基板５を支持し、基板５のアラインマーク６がプリントヘッド１１の移送方向と一致するように基板５を移送することができる。そして、ステージ９の２軸（ｘ、ｙ）移送方向は、後述するプリントヘッド１１の２軸（Ｘ、Ｙ）移送方向と異なって設定されることができ、同一に設定されることもできる。

プリントヘッド１１は、基板５のピクセル７にインキを噴射するように、複数のオリフィス１３を含む。複数のオリフィス１３はTFT-LCD用ディスプレイパネルを製造することを、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の色相を有するカラーフィルター用インキを噴射する。プリントヘッド１１はヘッド移送部１５によって支持され、２軸（Ｘ、Ｙ）方向に移動可能になる。

ヘッド移送部１５はプリントヘッド１１を移送自在に支持する。ヘッド移送部１５はプリントヘッド１１を２軸（Ｘ、Ｙ）方向に移動可能に支持することができる。ヘッド移送部１５は、ほぼ１０μm以内の移送距離誤差を有することが好ましく、ＬＭガイド（リニアモーションガイド）（図示せず）などを使用することができる。ここで、ヘッド移送部１５は、プリントヘッド１１を基板５に備えられたピクセル７の配列方向に沿って移送する。つまり、図１に示されているように、まず、ヘッド移送部１５がＸ方向に移動し、ピクセル７にインキを充填する。その後、ヘッド移送部１５がＹ方向に移動して他の列のピクセル７に移動した後、再びＸ方向の反対方向に移動してピクセル７にインキを充填する。

図１乃至図３に示されているように、本発明によるアライン装置２０は基板５とプリントヘッド１１との間に備えられ、プリントヘッド１１のオリフィス１３及び基板５を撮影するカメラユニット２１と、カメラユニット２１を基板５とプリントヘッド１１との間に移送自在に支持するカメラ移送部３１とを含む。アライン装置２０は、カメラユニット２１から撮影された映像を表示するためのディスプレイ部４５をさらに含むことができる。アライン装置２０は、カメラユニット２１から撮影された映像を比較して、プリントヘッド１１と基板５を整列するように制御する制御部４０をさらに含むことができる。

カメラユニット２１は、基板５と基板５の上側に配置されたプリントヘッド１１との間に移動可能に備えられ、プリントヘッド１１のオリフィス１３及び基板５のピクセルグリッド８を撮影する。カメラユニット２１は、プリントヘッド１１の任意のオリフィス１３と、任意のオリフィス１３によってプリントされる基板５のピクセル７とを撮影する。カメラユニット２１は、プリントヘッド１１を撮影するための第１カメラ２３と、基板５を撮影するための第２カメラ２５とを含むことができる。カメラユニット２１は、プリントヘッド１１及び基板５の映像を第１及び第２カメラ２３、２５の方向に屈折させるように、プリズム２９をさらに含むことができ、プリントヘッド１１及び基板５の映像を拡大撮影するように、レンズ２７をさらに含むことができる。しかし、カメラユニット２１は第１及び第２カメラ２３、２５の代わりに一つのカメラ（図示せず）を備えて、プリントヘッド１１及び基板５を順次に撮影することもでき、プリズム２９によって屈折されたプリントヘッド１１及び基板５の映像を同時に撮影することもできる。これによって、カメラユニット２１によって、プリントヘッド１１のオリフィス１３、及びそのオリフィス１３によってプリントされる基板５のピクセル７を各々撮影し、二つの映像を比較することによって、基板５のピクセル７に対するオリフィス１３の位置を調節することができる。

第１カメラ２３は、図２に示されているように、プリントヘッド１１のオリフィス１３が備えられた下部領域を撮影する。第１カメラ２３は、カメラユニット２１の内側に備えられ、プリズム２９によって屈折されるプリントヘッド１１の映像を撮影する。しかし、第１カメラ２３は、カメラユニット２１の上側に備えられ、プリントヘッド１１の映像を直接撮影することもできるのは勿論である。

第２カメラ２５は、基板５のピクセル７が備えられた上部領域を撮影する。第２カメラ２５は、カメラユニット２１の内側に備えられ、プリズム２９によって屈折される基板５の映像を撮影する。しかし、第２カメラ２５は、カメラユニット２１の下側に備えられ、プリントヘッド１１の映像を直接撮影することもできるのは勿論である。

プリズム２９は、プリントヘッド１１及び基板５の映像を撮影するカメラユニット２１の端部に備えられ、プリントヘッド１１の映像及び基板５の映像を第１及び第２カメラ２３、２５に屈折させる。プリズム２９を備えることによって、第１及び第２カメラ２３、２５をカメラユニット２１の内部領域など多様な所に装着できるようになる。

レンズ２７は、プリントヘッド１１及び基板５の映像を撮影するカメラユニット２１の端部の上部及び下側に備えられ、プリントヘッド１１の映像及び基板５の映像を拡大する。しかし、レンズ２７は、第１及び第２カメラ２３、２５とプリズム２９との間に備えられ、プリントヘッド１１の映像及び基板５の映像を拡大することもできるのは勿論である。レンズ２７を備えることによって、プリントヘッド１１の映像及び基板５の映像を拡大して撮影することができる。

ディスプレイ部４５は、カメラユニット２１と連結され、カメラユニット２１によって撮影された映像を表示する。ディスプレイ部４５は、図４に示されているように、第１カメラ２３によって撮影されたプリントヘッド１１に対する第１映像（Ａ）と、第２カメラ２５によって撮影された基板５に対する第２映像（Ｂ）とを交差して、第３映像（Ｃ）として表示する。つまり、ディスプレイ部４５は、第１映像（Ａ）と第２映像（Ｂ）とを同時に交差して表示した第３映像（C）によって、プリントヘッド１１のオリフィス１３が基板５のピクセル７に対して定位置するかを確認することができる。使用者は、第３映像（Ｃ）を通じて第１映像（Ａ）及び第２映像（Ｂ）を比較し、プリントヘッド１１のオリフィス１３が基板５の当ピクセル７に定位置するように、ヘッド移送部１５を調節すれば良い。しかし、使用者は、プリントヘッド１１のオリフィス１３が基板５のピクセル７に定位置するように、ステージ９を調節することもできる。

制御部４０はカメラユニット２１と連結され、カメラユニット２１によって撮影された映像を受信し、受信された映像を比較してプリントヘッド１１と基板５を整列する。つまり、制御部４０は、受信された映像からプリントヘッド１１のオリフィス１３の位置と基板５のピクセル７の位置を各々感知し、感知されたオリフィス１３の位置及びピクセル７の位置が相互交差して定位置にくるように、ヘッド移送部１５を制御する。しかし、制御部４０は、感知されたオリフィス１３の位置及びピクセル７の位置が相互交差するように、ステージ９を制御できるのは勿論である。また、制御部４０は、カメラ移送部３１を制御してカメラユニット２１が基板５のアラインマーク６を認識し、このように認識されたアラインマークがプリントヘッド１１の移送方向に整列されているかを確認することも可能である。そして、制御部４０は、基板５のアラインマークがプリントヘッド１１の移送方向に整列されるように、ステージ９を制御することもできる。

カメラ移送部３１はカメラユニット２１を移送自在に支持する。カメラ移送部３１は、ヘッド移送部１５のようにカメラユニット２１を２軸（Ｘ、Ｙ）方向に移動可能に支持することができ、精密制御のためにＬＭガイド（図示せず）などを備えることができる。これによって、カメラ移送部３１は、カメラユニット２１をプリントヘッド１１と基板５との間に移送させることができ、プリントヘッド１１がプリント作業を遂行する間は、基板５の外側に移送させることができる。

このような構成によって、本発明によるアライン装置２０の作動過程を見てみると、次の通りである。まず、基板５をステージ９に位置させる。そして、基板５がステージ９に定位置するかを確認する。つまり、基板５のアラインマーク６が、プリントヘッド１１のプリント作業のとき、移送方向と一致するように調節する。この場合には、カメラ移送部３１を調節してカメラユニット２１によりアラインマーク６を確認し、カメラ移送部３１の移送方向がプリントヘッド１１の移送方向と一致するかによって、基板５のアラインマーク６とプリントヘッド１１の移送方向とが一致するか否かを確認することができる。そして、アラインマーク６とプリントヘッド１１の移送方向とが一致しない場合、ステージ９を調節して一致させることができる。しかし、プリントヘッド１１に別途のカメラ（図示せず）を取り付けて、基板５のアラインマーク６とプリントヘッド１１の移送方向とが一致するか否かを確認することができる。そして、ヘッド移送部１５によってプリントヘッド１１を基板５の上側に移動させた後、カメラ移送部３１によってカメラユニット２１をプリントヘッド１１と基板５との間に移動させる。その後、カメラユニット２１を通じてプリントヘッド１１と基板５の映像を撮影し、ディスプレイ部４５及び制御部４０のうちの少なくとも一つを通じてプリントヘッド１１のオリフィス１３を基板５のピクセル７に定位置させるように、ヘッド移送部１５を制御する。そして、カメラユニット２１を基板５の外側に撤収させた後、プリントヘッド１１によってプリント作業を行うことができる。プリント作業が開始されるプリントヘッド１１の位置と基板５の位置を設定することによって、基板５の他のピクセル７のプリント作業時に基準として活用でき、他の基板５のプリント作業時にも基準として活用することができる。

本発明の実施例によるアライン装置が装着されたプリント工程の概略的な斜視図である。 図１に示したアライン装置のカメラユニットのII-IIによる概略的な断面図である。 本発明によるアライン装置の制御ブロック図である。 本発明によるアライン装置によって撮影された映像及びそれを組み合わせた図である。

符号の説明

５ 基板
６ アラインマーク
７ ピクセル
８ ピクセルグリッド
９ ステージ
１１ プリントヘッド
１３ オリフィス
１５ 移送部
２０ アライン装置
２１ カメラユニット
２３ 第１カメラ
２５ 第２カメラ
３１ カメラ移送部

Claims (7)

1. 基板と前記基板にプリント作業を行うように複数のオリフィスが備えられたプリントヘッドを整列するためのアライン装置において、
   前記プリントヘッドと前記基板を整列するように、前記基板と前記プリントヘッドとの間に備えられ、前記プリントヘッドのオリフィス及び前記基板を撮影するカメラユニットと、
   前記カメラユニットを前記基板と前記プリントヘッドとの間に移送自在に支持するカメラ移送部と、
   前記プリントヘッドを移送自在に支持するヘッド移送部及び前記基板を移送自在に支持するステージのうちの少なくとも一つとを含み、
   前記基板は、ディスプレイパネル用で、複数のピクセルが等間隔で形成されたピクセルグリッドを含み、
   前記カメラユニットは、前記プリントヘッドのオリフィスと、前記オリフィスによってプリントされる前記基板のピクセルを撮影でき、
   前記カメラユニットによって撮影された映像を比較して、前記プリントヘッド及び前記基板のうちのいずれか一つを他の一つに整列するように、前記ヘッド移送部及び前記ステージのうちの少なくとも一つを制御する制御部をさらに含むことを特徴とするアライン装置。
2. 前記制御部は前記カメラ移送部を制御することを特徴とする請求項１に記載のアライン装置。
3. 前記カメラユニットは、さらに前記基板上に形成されたアラインマークを撮影できることを特徴とする請求項１又は２に記載のアライン装置。
4. 前記カメラユニットは、前記プリントヘッドを撮影するための第１カメラと、前記基板を撮影するための第２カメラとを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のアライン装置。
5. 前記カメラユニットは、前記プリントヘッド及び基板の映像を前記第１及び第２カメラの方向に屈折させるようにプリズムをさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のアライン装置。
6. 前記カメラユニットは、前記プリントヘッド及び前記基板の映像を拡大撮影するようにレンズをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のアライン装置。
7. 前記プリントヘッドのオリフィスと前記基板のピクセルを整列するように、前記カメラユニットによって撮影された映像を表示するディスプレイ部をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のアライン装置。

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