JP5873712B2

JP5873712B2 - 塗布装置

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Publication number: JP5873712B2
Application number: JP2011286204A
Authority: JP
Inventors: 哲友枝; 顕真本田; 由起喜多
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2016-03-01
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013132628A

Description

本発明は、基板に形成されている複数の塗布領域に対して、ノズルから塗布液を吐出して塗布する塗布装置に関するものである。

たとえば液晶テレビのような画像表示機器にはカラーフィルタが用いられており、このカラーフィルタの製造方法としては、ガラス上に形成された複数の微細な画素部に対してインクの全面薄膜塗布を行い、フォトリソグラフィ技術を用い、必要部分を残して製造する方法が一般的である。これに対し、さらに生産性を向上させた製造方法として、たとえば、特許文献１に示すような、インクジェット塗布装置によるインクジェット法が提案されている。

特許文献１に示す塗布装置は、たとえば図１０に示すような塗布装置９０であり、複数のヘッド部９２が設けられたキャリッジ９１を矢印方向に走査させながら、それぞれのヘッド部９２に設けられた複数の吐出ノズル９３からインクを吐出し、基板上にマトリクス状に設けられた各画素部Ｇ内に液滴９４を形成させる。また、ヘッド部９２を傾斜させる機構を有しており、画素部Ｇの配列方向の吐出ノズル９３の間隔が画素部Ｇのサイズと対応するようヘッド部９２の傾斜角を調節し、その傾斜角を維持して複数の吐出ノズル９３から一斉にインクの吐出を行うことにより、複数の画素部Ｇへ同時に液滴の形成を行っている。

一方、前記画像表示機器では、近年、軽量化、薄型化及び耐衝撃性の向上が要求されており、電子ペーパーやフレキシブル液晶ディスプレイ等においては、カラーフィルタを得るための基板の材質として、ガラス以外のものが採用されている背景がある。例えば、電子ペーパーでは樹脂からなる基板があり、この基板上にＵＶ硬化樹脂が設けられ、これに画素部Ｇとなる凹部を形成する処理が施される。

特開２００２−２７３８６８号公報

しかし、上記特許文献１に記載された塗布装置では、上記の基板に形成された画素部Ｇに正常に塗布できないおそれがあった。具体的には、複数の画素部Ｇは、１つのマトリクス内で等しい間隔で配列されるよう設計されているが、基板が樹脂などのように熱や圧力の影響を受けやすい材質である場合、画素部Ｇを形成する際の熱や圧力等によって基板が変形することがあり、この結果、画素部Ｇの配置が歪み、一部において配列間隔が変化して形成されてしまうことがあった。この場合、画素部Ｇの実際の位置と設計上の位置との間にずれが生じるため、設計上の画素部Ｇの位置に向かってインクを吐出すると、図１１に示す通り、インクが各画素部Ｇの中央といった所定の場所には着弾せず、また、隣り合う画素部Ｇと画素部Ｇの間に着弾して液滴９４を形成してしまうおそれがあり、これら画素部Ｇの間で混色が発生し、製品にはできない不良品となってしまっていた。

ただし、上記特許文献１に記載された塗布装置であっても、画素部Ｇの配置が歪んだ箇所は別個に塗布することで上記の問題に対応することが考えられる。しかし、この運用方法では、画素部Ｇの配置が歪んだ箇所では、画素部Ｇの間隔と吐出ノズル９３の間隔とが異なり、全ての画素部９３に一斉にインクを吐出することはできないため、非効率的であった。具体的には、まず走査方向に向かって塗布動作を実施し、中央に吐出できる画素部Ｇにのみ塗布を行い、さらにキャリッジ９１の位置を走査方向と直交する方向にたとえば数ミクロンだけシフトさせて再度走査方向に向かって塗布動作を実施し、数ミクロンずらすことで中央に吐出できるようになった画素にのみ塗布を行う。これを何度も繰り返すことでようやく１列分の塗布が可能となるため、非効率的であった。

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、塗布領域の配列が歪んだ基板に対応して液滴の吐出が可能な塗布装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために本発明の塗布装置は、直線状に配列された吐出ノズルを有し、基板上にマトリクス状に複数個形成されている塗布領域に対して塗布液を吐出する塗布ユニットと、基板を載置する載置面を有するステージと、前記塗布ユニットと前記ステージとを前記載置面と平行な第１方向に相対移動させる第１移動手段と、前記塗布ユニットと前記ステージとを前記載置面上で前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させる第２移動手段と、前記載置面と直交する方向に回転軸を有し、前記塗布ユニットを回転させる回転手段と、前記回転手段の動作を制御することにより前記塗布ユニットの回転角を制御するとともに、前記第１移動手段および前記第２移動手段の動作を制御する制御部と、を備え、前記塗布ユニットが前記ステージに載置された基板上を前記第１移動手段により前記第１方向に一定速度で走査しながら、前記塗布領域へ塗布液を吐出する塗布装置であって、前記制御部は、前記ステージに載置された基板の前記塗布領域に前記塗布ユニットが塗布液の吐出を行う前に、前記塗布領域のうち前記第１方向に複数個指定した基準点における、前記第２方向の前記塗布領域の間隔である塗布領域ピッチの情報を取得し、次に当該塗布領域ピッチの情報をもとに前記回転手段および前記第２移動手段の動作を前記走査および前記吐出動作の最中に制御することにより、それぞれの前記基準点の上方へ前記塗布ユニットの所定部位が到達したときに前記第２方向の前記吐出ノズルの間隔がそれぞれの前記基準点における前記塗布領域ピッチと等しくなるように前記塗布ユニットの回転角を前記基準点の上方から次の前記基準点の上方へ移動する間において等速の回転速度で変化させるとともに、それぞれの前記基準点の上方を所定の前記吐出ノズルが通過するように前記塗布ユニットと前記基準点との前記第２方向の相対位置を前記基準点の上方から次の前記基準点の上方へ移動する間において等速の移動速度で変化させて位置補正することを特徴としている。

上記塗布装置によれば、それぞれの基準点の上方へ塗布ユニットの所定部位が到達したときに第２方向の吐出ノズルの間隔がそれぞれの基準点における塗布領域ピッチと等しくなるように塗布ユニットの回転角を変化させることにより、基板のひずみなどにより基板の一部で塗布ピッチに変化が生じても、塗布ユニットの回転角を調節し、吐出ノズルの第２方向の間隔が塗布領域ピッチにならうようにすることが可能である。また、それぞれの基準点の上方を所定の吐出ノズルが通過するように塗布ユニットと基準点との第２方向の相対位置を変化させて位置補正することにより、各塗布領域の所定位置へ正確に塗布液を吐出することが可能である。また、基準点の上方から次の基準点の上方へ移動する間において等速の回転速度で変化することにより、基準点と基準点との間で塗布領域同士の間隔が徐々に変化することを想定し、効率よく対応することが可能であり、基準点の上方から次の基準点の上方へ移動する間において等速の移動速度で第２の方向へ相対移動し、位置補正することにより、基準点と基準点との間でそれぞれの塗布領域の位置が徐々に変化することを想定し、効率よく対応することが可能である。

本発明の塗布装置によれば、基板の歪みによって生じる塗布領域の配列の変化に吐出ノズルの配列を対応させ、液滴を吐出することが可能である。

本発明の一実施形態における塗布装置の概略図である。本実施形態における塗布ユニットの動作に関する概略図である。塗布方法を説明するフロー図である。代表の画素部の座標を取得する処理を示すフロー図である。代表の画素部の座標を取得した結果を示す概略図である。本実施形態における１ストローク動作を示す概略図である。本実施形態における１ストローク動作を示す概略図である。他の実施形態における塗布ユニット角度の算出方法である。他の実施形態における塗布ユニットの概略図である。従来の塗布装置を示す概略図である。従来の塗布装置による塗布動作を示す概略図である。

本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。

本発明の一実施形態における塗布装置を図１に示す。塗布装置１は、送り出し装置２、巻き取り装置３、認識部４および塗布部５を有しており、送り出し装置２から送り出され巻き取り装置３によって巻き取られる帯状の基板Ｗに対し、塗布部５において固定された基板Ｗ上を塗布部５が有する塗布ユニット２１が直線状に走査しながら塗布液を吐出することにより、基板Ｗに形成されている複数の塗布領域（以降、画素部Ｇと呼ぶ）への塗布液の塗布を行うものである。また、歪みの影響を含む各画素部Ｇの配列は、塗布部５による塗布の前に認識部４によって認識され、その結果に基づいて、塗布ユニット２１の回転角などが変化しながら塗布部５による塗布が行われる。

また、塗布装置１は、コンピュータプログラムを記憶する記憶装置等を有するコンピュータからなる制御部６を備え、この制御部６により、各種計算、塗布装置１が有する駆動機構の動作の制御などが行われる。

なお、以下の説明では、塗布中に塗布ユニット２１が走査する方向をＸ軸方向（第１方向）とする。また、水平面上でＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向（第２方向）とし、また、Ｘ軸方向およびＹ軸方向と直交する方向をＺ軸方向とする。

基板Ｗ上には、画素形成部Ｓが所定のピッチで形成されており、各画素形成部Ｓには、画素部ＧがＸ軸方向及びＹ軸方向それぞれに並んで複数形成されている。つまり、マトリックス状に形成されている。なお、図１では説明を容易とするために画素部Ｇを大きくして記載している。

画素部Ｇは凹部からなり、この凹部に塗布液が塗布される。本実施形態では、基板Ｗは樹脂製であり、インプリント法などにより、画素部Ｇが形成されている。また、この帯状の基板Ｗは塗布装置１による塗布工程より後の工程で画素形成部Ｓ毎に裁断され、たとえばカラーフィルタとなる。

送り出し装置２は、帯状の基板Ｗが巻かれた筒状体が取り外し可能な機構を有し、また、巻き取り装置３は、基板Ｗを巻き取ってゆく筒状体が取り外し可能な機構を有する。これら筒状体を図示しない駆動機構により回転させることにより、基板Ｗは、送り出し装置２から巻き取り装置３へ送り出される。その間、塗布部５により基板Ｗへ塗布液の塗布が行われ、巻き取り装置３には、塗布液の塗布処理が完了した基板Ｗが巻き取られてゆく。

認識部４は、基板Ｗを固定及び固定解除可能なステージ１４と、カメラガントリ１２に搭載されたカメラ１１と、カメラ１１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる駆動装置１３とを有している。

カメラ１１は、例えばＣＣＤカメラであり、ステージ１４に固定した基板Ｗの画素部Ｇを撮像する。駆動装置１３は、カメラガントリ１２をＸ軸方向に移動させる機能と、カメラ１１をカメラガントリ１２に沿ってＹ軸方向に移動させる機能とを有し、例えばリニアガイド及びモータ等によって構成される。また、ステージ１４は、エア吸引又は静電気によって基板Ｗを固定することができる。

また、認識部４は、駆動装置１３及びカメラ１１と関連して機能する図示しない座標取得部を備えており、この座標取得部は、カメラ１１が撮像した画像を処理する機能を有するほか、駆動装置１３によって移動したカメラ１１のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置（座標）を制御（管理）する。このため、後述する、カメラ１１によって取得された画像に基づいて、座標取得部は画素部Ｇの座標を取得することができる。なお、座標取得部の機能は、前記制御部６のコンピュータプログラムが実行されることで発揮される。

また、駆動装置１３は、カメラ１１が移動するＸＹ座標系をＺ軸方向（高さ方向）の軸回りに回転させる機能を有している。また、座標取得部が得た座標情報を用いて、駆動装置１３によって、ステージ１４に固定状態とした基板ＷのＸＹ座標系と、カメラ１１の移動のためのＸＹ座標系とを一致させるアライメント作業を行うことができる。

塗布部５は、基板Ｗを固定及び固定解除可能なステージ２６と、塗布ガントリ２３と、塗布ユニット２１をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる塗布用の駆動装置２４とを有している。塗布ガントリ２３には、Ｚ軸方向に回転軸を有する回転手段２５が取付けられ、この回転手段２５の回転軸には塗布ユニット２１が取付けられており、塗布ユニット２１はこの回転軸を中心に回動することが可能である。

塗布ユニット２１には、複数の画素部Ｇそれぞれに対して塗布液を吐出する吐出ノズル２２が一方向に等間隔で複数並んで設けられており、塗布ユニットが回転手段２５によって回動することにより、吐出ノズル２２の配列方向を変化させることが可能である。

このように吐出ノズル２２の配列方向を変化させることにより、図２に示すように吐出ノズル２２のＹ軸方向の間隔と、画素部ＧのＹ軸方向の間隔とを等しくすることができるため、それぞれの画素部Ｇのたとえば中心といった所定位置の上方を、それぞれの吐出ノズル２２を通過させることが可能である。

そして、塗布動作中、塗布ユニット２１がＸ軸方向に走査する際に、それぞれの吐出ノズル２２が吐出目標とする画素部Ｇの所定位置の上方に差し掛かったときに塗布液を吐出することにより、それぞれの画素部Ｇの所定位置へ液滴２７を形成することが可能である。なお、いつ吐出ノズル２２がそれぞれの画素部Ｇの所定位置の上方に差し掛かるかについては、それぞれの画素部Ｇの座標と、塗布動作中におけるそれぞれの吐出ノズル２２の位置の時間変位とを制御部６が管理しておくことにより、算出することが可能である。これらの算出についての詳細は、後述する。

また、図１の駆動装置２４は、塗布ガントリ２３をＸ軸方向に移動させる機能と、塗布ユニット２１および回転手段２５を塗布ガントリ２３に沿ってＹ軸方向に移動させる機能とを有し、例えばリニアガイド及びモータ等によって構成される。これにより、塗布ユニット２１は、基板Ｗに対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動することができる。また、ステージ２６は、エア吸引又は静電気によって基板Ｗを固定することができる。

また、駆動装置２４は、塗布ユニットの移動するＸＹ座標系をＺ軸方向の軸回りに回転させる機能も有し、制御部６は、この駆動装置２４によって、ステージ２６に固定状態とした基板ＷのＸＹ座標系と、塗布ユニット２１の移動のためのＸＹ座標系とを一致させるアライメント作業を行うことができる。

なお、この塗布部５においても、認識部４と同様に、カメラがたとえば塗布ガントリ２３に設置されていてもよく、この場合、ステージ２６に固定された基板Ｗに対して当該カメラを用いてアライメント作業が行われる。

塗布部５は、ステージ２６に固定した基板Ｗの画素部Ｇそれぞれに対して、塗布ユニット２１の吐出ノズル２２から塗布液を吐出させて塗布する各種動作の制御を行う塗布動作制御部を備えている。また、塗布動作制御部は、各吐出ノズル２２のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置（座標）を制御（管理）することができる。この塗布動作制御部の機能は、前記制御部６のコンピュータプログラムが実行されることで発揮される。

なお、画素形成部Ｓには、Ｙ軸方向に並ぶ複数の画素部Ｇの列が、Ｘ軸方向に複数列並んでいることから、塗布動作制御部は、駆動装置２４によって塗布ユニット２１を基板Ｗに対してＸ軸方向に１ストローク走査させる間に、複数の吐出ノズル２２から塗布液を吐出させる。以降、この塗布ユニット２１をＸ軸方向に走査させる間に吐出ノズル２２から塗布液を吐出させる動作を、「１ストローク動作」と呼ぶ。

ここで、Ｙ軸方向の画素部Ｇの配列数が塗布ユニット２１の吐出ノズル２２の数より多い場合は、１回の１ストローク動作では、Ｙ軸方向について全ての画素部Ｇに塗布液の塗布を行うことはできない。そこで、塗布動作制御部は、Ｘ軸方向の各列の画素部Ｇに対して塗布動作を行う１ストローク動作を終える毎に、基板Ｗに対して塗布ユニット２１をＹ軸方向に移動させて、次の１ストローク動作を実行する機能を有している。この機能により、１ストローク動作を繰り返すことによって画素形成部Ｓのすべての画素部Ｇに塗布液を塗布することが可能となる。

以上の構成を備えた塗布装置１によって実行される塗布方法を、図３に沿って、さらに他図を参照しながら説明する。なお、以下に説明する塗布方法において、特に主体を記載していない処理は、制御部６が行う処理である。

まず、認識部４において、画素部Ｇの配列の歪みを求める（図３のステップＳ１）。なお、この歪みは、カメラ１１が画素部Ｇを撮像し、これに基づいて座標取得部が画素部Ｇの座標を取得した結果（座標取得ステップ）から得ることができる。

ここで、図４は、座標取得ステップの説明図であり、代表となる画素部Ｇの座標（Ｘ_ｎｘ，Ｙ_ｎｙ）を取得する処理を示している。なお、図５は、基板Ｗのうち、認識部４に位置している画素形成部Ｓを取り出して説明する説明図である。

画素形成部Ｓがステージ１４上で固定されると（図４のステップＳ１１）、この画素形成部Ｓの隅部に設けられているアライメントマークＭをカメラ１１が撮像し、座標取得部は、この画素形成部Ｓ１のＸＹ座標系とカメラ１１のＸＹ座標系とを一致させる前記アライメント作業を行う（ステップＳ１２）。具体的には、カメラ１１のＹ軸方向の移動を経て、Ｙ軸方向に並んだ２つのアライメントマークＭをカメラ１１で撮像した場合に、両者のアライメントマークＭのＸ座標が等しくなるように、駆動装置１３によりカメラ１１の移動のためのＸＹ座標系を回転させて調節する。

次に、カメラ１１により代表となる画素部Ｇの撮像及びその座標の取得を行う前に、その取得回数の初期化を行う（ステップＳ１３）。

次に、駆動装置１３は、画素部Ｇの配列の歪みを認識するための座標取得対象である画素部Ｇを順に撮像してゆく。まずは、最初に撮像する対象の画素部Ｇへカメラ１１を移動させる（ステップＳ１４）。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、左上の画素部Ｇ上へカメラ１１が移動する。このカメラ１１による画像には、撮像対象の画素部Ｇ以外の他の画素部Ｇも撮像されるが、座標取得部は、カメラ１１が撮像した画像のうち、画像中心に最も近い画素部Ｇの中心点のＸＹ座標（Ｘ_ｎｘ，Ｙ_ｎｙ）を、対象の画素部Ｇの座標として取得する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。そして、次の対象とする画素部Ｇへカメラ１１を移動させるために、座標取得部は、Ｙ軸方向についての取得回数ｎ_ｙをインクリメントする（ステップＳ１７）。このＹ軸方向についての取得回数ｎ_ｙの上限値ｎ_ｙｍａｘは、予め設定されている。この上限値ｎ_ｙｍａｘは、Ｙ軸方向にならんだ画素部Ｇの数、および次の撮像対象の画素部Ｇを撮像するためにカメラ１１が移動する距離である、「カメラ移動ピッチ」に基づいて決定されている。なお、「カメラ移動ピッチ」の決定方法については後に説明する。

そして、座標取得部によって前記上限値ｎ_ｙｍａｘと、実際の取得回数ｎ_ｙとの比較がされ（ステップＳ１８）、上限値に達していない場合（ステップＳ１８でＮｏ）、カメラ１１は、前記のステップＳ１６で座標を取得した画素部Ｇの中心点のＸＹ座標（Ｘ_ｎｘ，Ｙ_ｎｙ）位置からＹ軸方向に前記「カメラ移動ピッチ」を足した座標位置に移動する（ステップＳ１９）。以下、同様にして、Ｙ軸方向について取得回数ｎ_ｙが、上限値ｎ_ｙｍａｘに達するまで実行される。これにより、Ｙ軸方向の一列（図５（ａ）では最も上の１列目）について、Ｙ軸方向の「カメラ移動ピッチ」毎に存在する座標取得対象の画素部Ｇのそれぞれの座標（Ｘ_１，Ｙ_ｎｙ）が取得される（図５（ａ）では、対角線を付した画素部Ｇが、座標取得対象の画素部Ｇである）。ここで取得されたそれぞれの取得対象の画素部Ｇの座標は、制御部６に記憶される。

取得回数ｎ_ｙが上限値ｎ_ｙｍａｘに達すると（ステップＳ１８でＹｅｓ）、Ｘ軸方向についてカメラ１１を移動させるために、座標取得部は、Ｘ軸方向についての取得回数ｎ_ｘをインクリメントする（ステップＳ２０）。このＸ軸方向についての取得回数ｎ_ｘの上限値ｎ_ｘｍａｘについても予め設定されており、Ｘ軸方向にならんだ画素部Ｇの数、およびＸ軸方向の「カメラ移動ピッチ」に基づいて決定される。

そして、座標取得部によって前記上限値ｎ_ｘｍａｘと、実際の取得回数ｎ_ｘとの比較がされ（ステップＳ２２）、最大値に達していない場合（ステップＳ２１でＮｏ）、カメラ１１は、前記動作（ステップＳ１６）で座標を取得した画素部Ｇの中心点のＸＹ座標（Ｘ_ｎｘ，Ｙ_１）位置からＸ軸方向に前記「カメラ移動ピッチ」を足した座標位置に移動する（ステップＳ２２）。そして、上記と同様にして、Ｙ軸方向について取得回数ｎ_ｙが上限値ｎ_ｙｍａｘに達するまでステップＳ１６からステップＳ１９までの各ステップが実行され、これにより、Ｘ軸方向の次の一列について、Ｙ軸方向の「カメラ移動ピッチ」毎に存在する座標取得対象の画素部Ｇそれぞれの座標（Ｘ_２，Ｙ_ｎｙ）が取得される。ここで取得されたそれぞれの対象の画素部Ｇの座標は、制御部６に記憶される。

そして、取得回数ｎ_ｘが上限値ｎ_ｘｍａｘに達するまでステップＳ１６からステップＳ２２の動作が繰り返され、取得回数ｎ_ｘが上限値ｎ_ｘｍａｘに達すると（ステップＳ２１でＹｅｓ）、全ての座標取得対象の画素部Ｇ（図５（ａ）において対角線を付した９個の画素部Ｇ）についての座標取得の処理を終える。

ここで、前述の「カメラ移動ピッチ」の決定方法について説明する。

図４のステップＳ１２のアライメント作業が完了した後において、基板Ｗに形成されているアライメントマークＭ（図５（ａ）参照）をカメラ１１が撮像することにより、座標取得部は、画素形成部Ｓの全体における、画素部Ｇの配列のＸ軸方向及びＹ軸方向の１ｍｍあたりの歪み量Ｘｄ，Ｙｄを取得することができる。

ここで、隣接する画素部ＧのＸ軸方向及びＹ軸方向の間隔（ピッチ）の設計値がＸｐｐ（ｍｍ），Ｙｐｐ（ｍｍ）であったとする。このとき、カメラ１１がＹ軸方向に画素部Ｇの数「Ｎｇｙ」個分隣りの画素部Ｇへ移動する距離が、Ｙ軸方向についての「カメラ移動ピッチ」となるので、この画素部Ｇの数「Ｎｇｙ」は、以下の式（１）を満足する必要がある。
Ｙｐｐ／２＞Ｙｐｐ×Ｎｇｙ×Ｙｄ・・・（１）
すなわち、図４に示したステップＳ１６では、座標取得部は、カメラ１１の画像のうち、画像中心に最も近い画素部Ｇの中心点のＸＹ座標（Ｘ_ｎｘ，Ｙ_ｎｙ）を、座標取得対象の画素部Ｇの座標として取得することから、Ｙ軸方向の「カメラ移動ピッチ」に相当する「Ｎｇｙ」個分Ｙ軸方向に離間した画素部Ｇへとカメラ１１が移動した場合において、その移動前後の画素部Ｇ，Ｇの間で、実際に画素形成部Ｓに生じているＹ軸方向の歪み量が、画素部ＧのピッチＹｐｐの１／２以上になっていると、カメラ１１の移動後の画像において、座標取得対象の画素部Ｇ以外の画素部Ｇが画像中心に近くなってしまい、間違った認識をしてしまう。そこで、この式（１）は、その歪み量を制限する式である。

そして、この式（１）によって算出される画素部Ｇの数「Ｎｇｙ」は、自然数である必要があるため、この「Ｎｇｙ」の取り得る最大値は、式（２）で表される数値で表される最大の自然数となる。
Ｎｇｙ＝１／（Ｙｄ×２）・・・（２）
ただし、歪み量がＹ軸方向（Ｘ軸方向）に関して一様に存在している場合は良いが、実際では部位によって異なるため、つまり、歪み量に偏りがあるため、安全率（ゼロより大きく、１未満である値）を含めた式（３）によって、「Ｎｇｙ」の取り得る最大値を取得するのが好ましい。
Ｎｇｙ＝（１×安全率）／（Ｙｄ×２）・・・（３）
そして、この「Ｎｇｙ」に、Ｙ軸方向の画素部ＧのピッチＹｐｐを乗算した値が、Ｙ方向についての「カメラ移動ピッチ」となる。また、この「カメラ移動ピッチ」と、画素形成部Ｓに実際に存在しているＹ軸方向についての画素部Ｇの総数とによって、図４の処理で必要となる、Ｙ軸方向についての取得回数ｎ_ｙの上限値ｎ_ｙｍａｘを算出することができる。なお、Ｘ軸方向の「カメラ移動ピッチ」である「Ｎｇｘ」に関しても同様であり、ここでは説明を省略する。

このように「Ｎｇｙ」および「Ｎｇｘ」の取り得る最大値を取得することで、座標取得のために、代表となる画素部Ｇの数を減らすことができる。この結果、座標取得のためのカメラ１１による撮像時間を短縮することができ、作業効率の向上に貢献することができる。

ここで、図５（ｂ）は、上述の座標取得ステップの処理の結果に基づいて、画素部Ｇの配列の歪みを示した説明図である。すなわち、図５（ｂ）は、代表である９個の前記画素部Ｇについての座標（Ｘ_ｎｘ，Ｙ_ｎｙ）をＸＹ平面にプロットした図であり、設計値では画素部ＧはＸ軸方向及びＹ軸方向それぞれに直線的に並んで配置されるが、実際では、基板Ｗを製造する際の熱等の影響により、歪みが生じており、画素部Ｇは直線的に並んでいない。そこで、塗布部５にてそれぞれの画素部Ｇへ塗布液の吐出を行うにあたり、あらかじめ、座標取得部は、画素部Ｇの配列の歪みを考慮して画素部Ｇの並びの再構築を行う（図３のステップＳ２）。

画素部Ｇの並びの再構築について、本実施形態では、座標取得部が全ての画素部Ｇそれぞれについての座標を求める。図４および図５で示した座標取得の処理では、９個の代表となる（間欠的な）画素部Ｇについてのみ座標を取得したが、ステップＳ２では、残りの他の画素部Ｇの座標も推定し、求める。この推定処理は、座標取得部が、代表となる画素部Ｇの座標に基づいて、直線補間又は二次曲線補間等することで実現できる。

次に、制御部６は、Ｘ軸方向に画素部Ｇの所定個数分おきに指定した、塗布ユニット２１の回転角の算出ポイントとする画素部Ｇ（以降、基準点Ｐと呼ぶ）において、ステップＳ２で求められた画素部Ｇの座標にもとづき、歪みの影響を含めた実際の画素部ＧのＹ軸方向のピッチ（塗布領域ピッチ）を求める。そして、この画素部ＧのＹ軸方向のピッチにもとづいて、それぞれの基準点Ｐにおける塗布ユニット２１の回転角を求める（ステップＳ３）。

たとえば、ある基準点ＰにおけるＹ軸方向の画素部Ｇのピッチがｌであり、塗布ユニット２１に設けられた隣接する吐出ノズル２２の中心間距離がｄであったとした場合、以下の式（４）で求められる角度θに塗布ユニット２１の回転角を調節することにより、この基準点Ｐにおいて画素部ＧのＹ軸方向のピッチと、隣接する吐出ノズル２２間のＹ軸方向の距離とが等しくなり、各画素部Ｇの所定位置（本実施形態では、各画素部Ｇの中心とする）へ吐出ノズル２２から塗布液を吐出することが可能となる。
ｌ＝ｄ×ｃｏｓθ ・・・（４）
ここで、本実施形態では、吐出ノズル２２の個数と同じ個数分Ｙ軸方向にならんだ画素部Ｇを回転角θの算出の対象とし、これらの両端の画素部Ｇの中心間の距離（すなわち、算出の対象とした画素部Ｇの個数より１個少ない個数分のピッチの合計。すなわち、吐出ノズル２２の個数より１個少ない個数分のピッチの合計）を求め、この距離Ｌと、塗布ユニット２１の両端の吐出ノズル２２の中心間距離Ｄに対し、式（４）と同様の以下の式（５）で求められる角度θを求め、このθを、当該基準点において塗布ユニット２１がとる回転角としている。
Ｌ＝Ｄ×ｃｏｓθ ・・・（５）
この回転角をそれぞれの基準点にて求め、塗布ユニット２１の所定部位がそれぞれの基準点の上方に到達したときにこの回転角となるように制御することにより、基板Ｗが歪み、画素部Ｇの配列に歪みが生じても、それぞれの基準点Ｐにおける画素部ＧのＹ軸方向のピッチと、吐出ノズル２２のＹ軸方向のピッチとを等しくすることが可能である。図６を例にとると、塗布ユニット２１の回転角を基準点Ｐ１ではθ_１、基準点Ｐ２ではθ_２、基準点Ｐ３ではθ_３というように１ストローク動作中に変化させることにより、それぞれの基準点Ｐにおける画素部ＧのＹ軸方向のピッチと、吐出ノズル２２のＹ軸方向のピッチとを等しくすることが可能である。

なお、本実施形態では、配列の中央の吐出ノズル２２である吐出ノズル２８の中心を塗布ユニット２１の回転軸が通るようにしており、この吐出ノズル２８を上記の所定部位としている。こうすることにより、塗布ユニット２１の回転角が変化しても、吐出ノズル２８の位置は変わらないため、制御が容易である。

一方、所定部位を塗布ユニット２１の回転軸上にない部位に設定した場合であっても、それぞれの基準点Ｐで塗布ユニット２１が所定の回転角を有する状態における所定部位の座標のＸ軸方向の変化量を計算に加味することにより、所定部位がそれぞれの基準点Ｐの上方に到達するタイミングを把握することが可能である。

また、本実施形態では、座標取得ステップにおける隣接する座標取得対象の画素部ＧのＹ軸方向の間隔（カメラ移動ピッチ）を吐出ノズル２２の個数より１個少ない個数分の画素部Ｇのピッチの合計としている。すなわち、上記式（５）における距離Ｌと等しくしている。さらに、Ｘ軸方向についても、塗布ユニット２１の回転角の算出に使用する画素部Ｇを座標取得ステップ（ステップＳ１）における座標取得対象の画素部Ｇと同じ画素部Ｇとしている。こうすることにより、ステップＳ１で求められた座標取得対象の画素部の座標から、隣接するＧ同士の座標（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）、（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ＋１）をもとに、ステップＳ２の結果を求めることなく、すぐに各基準点Ｐにおける塗布ユニット２１の回転角を求めることができる。ただし、１ストローク動作で全ての画素部Ｇに正確に吐出を行うためには、全ての画素部Ｇの座標を求め、後述のステップＳ５の工程を行うことが必要であり、この場合でも、ステップＳ２の工程は省略しない方が良い。

次に、それぞれの画素部Ｇの所定位置の上方を吐出ノズル２２が通過するように、それぞれの基準点Ｐにおける塗布ユニット２１のＹ軸方向の補正量を求める（ステップＳ４）。上述のステップＳ３によって、それぞれの基準点Ｐにおける吐出ノズル２２のＹ軸方向の間隔は画素部Ｇの間隔と等しくなったが、それぞれの吐出ノズル２２の位置は画素部Ｇの所定位置（画素部Ｇの中心）からずれているおそれがあるためである。

ここでは、塗布ユニット２１の所定の吐出ノズル２２がそれぞれの基準点Ｐの画素部Ｇの上方にある場合に、画素部Ｇの中心にあるように、塗布ユニット２１の位置を管理すれば良い。本実施形態では、ステップＳ３と同様に、配列の中央の吐出ノズル２８を所定の吐出ノズル２２とし、この吐出ノズル２８が各基準点Ｐの画素部Ｇの中心を通過するように、制御部６が１ストローク動作中の塗布ユニット２１のＹ軸方向の位置を制御、補正することにより、各基準点Ｐにおいて画素部Ｇの中心に液滴２７を形成させることが可能である。図６を例にとると、吐出ノズル２８のＹ軸方向の位置を、基準点Ｐ１ではＹ_１、基準点Ｐ２ではＹ_２、基準点Ｐ３ではＹ_３となるよう、位置を補正することにより、各基準点Ｐにおいて画素部Ｇの中心に液滴２７を形成させることが可能である。

一方、所定の吐出ノズル２２が塗布ユニット２１の回転軸上にない場合であっても、それぞれの基準点Ｐで塗布ユニット２１が所定の回転角を有する状態における所定の吐出ノズル２２の座標のＹ軸方向の変化量を計算に加味することにより、上記のように吐出ノズル２２が各基準点Ｐの画素部Ｇの中心を通過するように、塗布ユニット２１のＹ軸方向の位置を制御することは可能である。

上記のステップＳ３およびステップＳ４により、Ｘ軸方向に設けられたそれぞれの基準点Ｐにおいて、それぞれの画素部Ｇの所定位置（画素部Ｇの中心）に液滴２７を形成させることが可能となる。一方、基準点Ｐ以外の画素部Ｇへの塗布液の塗布を正確に行うことを考慮する場合、図７に示すように各基準点Ｐ間で画素部Ｇの配列は徐々に変化するものと考えると、塗布ユニット２１の回転角の調節およびＹ軸方向の位置の補正は、塗布ユニット２１が基準点Ｐの上方に差し掛かったときに一気に行うのではなく、基準点Ｐ間を塗布ユニット２１が走査する間に、回転角およびＹ軸方向の位置を連続的に変化させることが望ましい。

ここで、塗布ユニット２１の回転角の調節およびＹ軸方向の位置の補正に対する制御を効率よくするため、１ストローク動作において塗布ユニット２１は一定速度でＸ軸方向に走査し、その際、基準点の上方から次の基準点の上方へ移動する間は、等速の回転速度で回転角が変化し、また、等速の移動速度でＹ軸方向に移動し、位置補正するようにすると良い。ただし、この場合でも、等速の回転速度および等速の移動速度なるまでに少なからず加減速の部分は発生するが、加減速の時間は無視できるほど十分に短いため、本説明ではこの加減速の動作を含め、「等速」の動作と呼ぶものとする。

図７を例にとると、ステップＳ３およびステップＳ４によって基準点Ｐ１での塗布ユニット２１の回転角がθ_１、吐出ノズル２８のＹ座標がＹ_１、基準点Ｐ２での塗布ユニット２１の回転角がθ_２、吐出ノズル２８のＹ座標がＹ_２、基準点Ｐ１での塗布ユニット２１の回転角がθ_３、吐出ノズル２８のＹ座標がＹ_３となり、基準点から次の基準点に到達に到達するまでの時間をｔとした場合、基準点Ｐ１と基準点Ｐ２との間では、回転速度は（θ_２−θ_１）／ｔ、Ｙ軸方向の補正速度は（Ｙ_２−Ｙ_１）／ｔで連続的に変化し、基準点Ｐ２と基準点Ｐ３との間では、回転速度は（θ_３−θ_２）／ｔ、Ｙ軸方向の補正速度は（Ｙ_３−Ｙ_２）／ｔで連続的に変化するように制御部６が制御すると良い。したがって、基準点Ｐ１と基準点Ｐ２の間における塗布ユニット２１の回転速度およびＹ軸方向の移動速度と、基準点Ｐ２と基準点Ｐ３の間における塗布ユニット２１の回転速度およびＹ軸方向の移動速度とは、必ずしも等しくなくても構わない。

ちなみに、各基準点Ｐ間で回転角およびＹ軸方向の位置を等しい速度で変化させた場合、基準点Ｐ１と基準点Ｐ２との中間点では、塗布ユニット２１の回転角θ_４は（θ_１＋θ_２）／２、吐出ノズル２８のＹ軸方向の位置Ｙ_４は（Ｙ_１＋Ｙ_２）／２となり、基準点Ｐ２と基準点Ｐ３との中間点では、塗布ユニット２１の回転角θ_５は（θ_２＋θ_３）／２、吐出ノズル２８のＹ軸方向の位置Ｙ_５は（Ｙ_２＋Ｙ_３）／２となる。

次に、画素形成部Ｓの各画素部Ｇへの塗布液の吐出のタイミングの決定を行う（ステップＳ５）。具体的には、ステップＳ３およびステップＳ４の結果および基準点Ｐ間の塗布ユニット２１の回転角の調節およびＹ軸方向の位置の補正動作にもとづいて、１ストローク動作における各吐出ノズル２２のＸ軸方向の位置の時間推移が求められ、この時間推移にもとづいて、各画素部Ｇの中心のＸ座標の位置に吐出ノズル２２が到達するタイミングを制御部６が算出し、その算出結果を塗布に反映させることにより、塗布の際に正確に各画素部Ｇの中心に液滴２７を形成することが可能となる。

なお、上記のステップＳ２からステップＳ５の工程は、実際に塗布が行われる前であればいつ実施しても良く、後述のステップＳ６もしくはステップＳ７の後のタイミングで実施しても構わない。

次に、認識部４にて画素部Ｇの並びの再構築を行った画素形成部Ｓを塗布部５へ移動させる（ステップＳ６）。塗布部５では、画素形成部ＳのＸＹ座標系と塗布ユニット２１のＸＹ座標系とを一致させる前記アライメント作業が行われ（ステップＳ７）、認識部４におけるＸＹ座標系を塗布部５で再現させる。

次に、実際の塗布作業が実行される。具体的には、ステップＳ５塗布ユニット２１を画素形成部Ｓに対してＸ軸方向に走査させる間に、各吐出ノズル２２から塗布液を吐出させる「１ストローク動作」を実行する（ステップＳ８）。

そして、制御部６は、１ストローク動作を終える毎に、固定状態にある画素形成部Ｓに対して塗布ヘッド７をＹ軸方向に移行させ（ステップＳ１０）、次の１ストローク動作を実行する（ステップＳ６）。ここで、１ストローク動作では、吐出ノズル２２の個数分、Ｙ軸方向に並んだ画素部Ｇへの塗布が完了するため、ステップＳ１０におけるＹ軸方向の移行では、その個数分の距離だけ移行すると良い。

これらステップＳ８およびＳ１０がＹ軸方向の全幅について塗布が完了するまで繰り返し実行され（ステップＳ９）、これにより、画素形成部Ｓのすべての画素部Ｇに塗布液を塗布することが可能となる。

以上説明した塗布動作を行う塗布装置により、基板の歪みによって生じる塗布領域の配列の変化に吐出ノズルの配列を対応させ、液滴を吐出することが可能である。

また、上記の説明では、塗布ユニット２１の回転角の算出を行う際、たとえば画素部Ｇ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ）と画素部Ｇ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ＋１）のように、Ｙ軸方向に並んだ２個の画素部ＧのＹ座標から上記の式（５）にならって算出しているが、Ｘ軸方向にもＹ軸方向にも位置がずれた２つの画素部ＧのＹ座標から算出しても良い。たとえば、互いの位置関係（ＸＹ平面上の配置角度）が設計上１ストローク動作時の塗布ユニット２１の回転角と近似するような２つの画素部Ｇを用いて回転角の算出を行うことにより、より実際の動作に近い条件で算出を行うことになるため、その算出結果によって、より正確に画素部Ｇへの塗布ができるようになる。

図８は、斜めに並んだ２つの画素部Ｇ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ＋１）と画素部Ｇ（Ｘ_ｍ＋１，Ｙ_ｎ）の位置関係が設計上１ストローク動作時の塗布ユニット２１の回転角と近似するように座標取得対象の画素部ＧのＸ軸方向およびＹ軸方向の間隔（カメラ移動ピッチ）を設定した例である。こうすることにより、座標取得ステップ（図３のステップＳ１）で求められたそれぞれの画素部Ｇの座標から、すぐに位置関係が設計上１ストローク動作時の塗布ユニット２１の回転角と近似する２つの画素部Ｇ（Ｘ_ｍ，Ｙ_ｎ＋１）と画素部Ｇ（Ｘ_ｍ＋１，Ｙ_ｎ）の組み合わせを取得することができる。その結果、上記の通り、より実際の動作に近い条件で基準点Ｐにおける塗布ユニット２１の回転角の算出を行うことになるため、より正確に画素部Ｇへの塗布ができるようになる。

なお、上記の説明は、塗布領域を画素部Ｇとし、画素部Ｇにインクを塗布してカラーフィルタを製造する塗布装置をもとに行っているが、塗布領域は画素部に限らず、塗布液の塗布によってＴＦＴなどの有機半導体の回路パターンを製造する装置や、基板上へのコンデンサ、抵抗体、配線などを形成する装置に対しても適用可能である。

また、上記の説明では、認識部４を設け、そこで取得した塗布領域の座標の情報から、制御部６がそれぞれの基準点における塗布領域の間隔の情報を取得し、その結果をもとに塗布ユニット２１の回転角やＹ軸方向の位置の調節を行っているが、上流の工程の他の装置による塗布領域の座標の測定結果の情報が存在すれば、必ずしも認識部４は設ける必要は無く、その測定結果の情報を利用しても構わない。たとえば、他の装置によって塗布領域の座標が既存の情報として得られているのであれば、この既存の情報をもとに、制御部６は、それぞれの基準点における塗布領域の間隔を算出しても良く、また、他の装置によって塗布領域の間隔まで求められているのであれば、制御部６は、この塗布領域の間隔の情報をそのまま塗布ユニット２１の回転角やＹ軸方向の位置の調節に利用しても良い。

また、上記の説明では、塗布ユニット２１には吐出ノズル２２が等間隔に１列のみ配列されているが、図９に示す通り、塗布ユニット２１は等間隔に直線状に配列された吐出ノズル２２の列を複数列有していても良い。この場合でも、直線状の配列上で隣接した吐出ノズル２２の間隔ｄを塗布領域の間隔と合わせることにより、全ての塗布領域の所定位置へ塗布液を吐出することが可能となる。

１塗布装置
２送り出し装置
３巻き取り装置
４認識部
５塗布部
６制御部
１１カメラ
１２カメラガントリ
１３駆動装置
１４ステージ
２１塗布ユニット
２２吐出ノズル
２３塗布ガントリ
２４駆動装置
２５回転手段
２６ステージ
２７液滴
２８吐出ノズル
９０塗布装置
９１キャリッジ
９２ヘッド部
９３ノズル
９４液滴
Ｇ画素部
Ｐ基準点
Ｐ１基準点
Ｐ２基準点
Ｐ３基準点
Ｓ画素形成部
Ｗ基板

Claims

直線状に配列された吐出ノズルを有し、基板上にマトリクス状に複数個形成されている塗布領域に対して塗布液を吐出する塗布ユニットと、
基板を載置する載置面を有するステージと、
前記塗布ユニットと前記ステージとを前記載置面と平行な第１方向に相対移動させる第１移動手段と、
前記塗布ユニットと前記ステージとを前記載置面上で前記第１方向と直交する第２方向に相対移動させる第２移動手段と、
前記載置面と直交する方向に回転軸を有し、前記塗布ユニットを回転させる回転手段と、
前記回転手段の動作を制御することにより前記塗布ユニットの回転角を制御するとともに、前記第１移動手段および前記第２移動手段の動作を制御する制御部と、
を備え、前記塗布ユニットが前記ステージに載置された基板上を前記第１移動手段により前記第１方向に一定速度で走査しながら、前記塗布領域へ塗布液を吐出する塗布装置であって、
前記制御部は、前記ステージに載置された基板の前記塗布領域に前記塗布ユニットが塗布液の吐出を行う前に、前記塗布領域のうち前記第１方向に複数個指定した基準点における、前記第２方向の前記塗布領域の間隔である塗布領域ピッチの情報を取得し、次に当該塗布領域ピッチの情報をもとに前記回転手段および前記第２移動手段の動作を前記走査および前記吐出動作の最中に制御することにより、それぞれの前記基準点の上方へ前記塗布ユニットの所定部位が到達したときに前記第２方向の前記吐出ノズルの間隔がそれぞれの前記基準点における前記塗布領域ピッチと等しくなるように前記塗布ユニットの回転角を前記基準点の上方から次の前記基準点の上方へ移動する間において等速の回転速度で変化させるとともに、それぞれの前記基準点の上方を所定の前記吐出ノズルが通過するように前記塗布ユニットと前記基準点との前記第２方向の相対位置を前記基準点の上方から次の前記基準点の上方へ移動する間において等速の移動速度で変化させて位置補正することを特徴とする、塗布装置。