KR20220046479A - 인쇄 장치 및 인쇄 방법 - Google Patents

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슈헤이 나카타니
유키야 우스이
사토시 나가타
다카시 이노우에
히데히로 요시다
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파나소닉 아이피 매니지먼트 가부시키가이샤
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Abstract

인쇄 장치는, 디스플레이 패널의 복수의 셀에 잉크를 도포하는 인쇄 장치로서, 상기 셀마다 복수씩 할당된 노즐을 갖는 잉크젯 헤드와, 상기 복수의 셀 내의 잉크의 도포 상태를 관찰하는 카메라와, 상기 카메라에 의한 관찰 결과에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차를 산출하고, 당해 도포량의 차가 작아지도록, 상기 복수의 셀에 잉크의 액적을 토출하는 노즐마다의 액적의 체적을 조정하는 제어 장치를 구비한다.

Description

인쇄 장치 및 인쇄 방법{PRINTING APPARATUS AND PRINTING METHOD}
본 개시는, 인쇄 장치 및 인쇄 방법에 관한 것이다.
액정 디스플레이의 컬러 필터나, 유기 EL 디스플레이 등의 디바이스를 제조하는 방법으로서, 예를 들면 기능성 재료를 포함하는 액상체를 잉크젯법에 의해 복수의 노즐로부터 액적으로서 토출하고, 피(被)토출체에 기능성 재료의 막을 형성하는 방법이 알려져 있다. 이 경우, 액적의 토출량을 제어하는 제어 장치의 설정과, 액적의 실제의 토출량의 대응 관계를 취득하고, 토출량을 일정한 값으로 제어하는 것이 중요한 공정이 된다. 왜냐하면, 토출량이 불균일해지면, 기능성 재료의 막두께에 차가 발생해 버려, 디바이스의 불량으로 이어지기 때문이다. 예를 들면, 컬러 필터나 유기 EL 디스플레이이면, 막두께의 차가 색 불균일이나 휘도 불균일로서 관찰된다.
실제의 토출량을 조사하는 방법으로서, 예를 들면 유리 기판에, 고분자계의 용질을 함유하는 잉크를 소정의 액적수 도포하고, 용매를 건조시킨 후, 백색 간섭 현미경 등의 측정기를 이용하여 용질의 체적을 측정하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
또, 실제의 토출량을 조사하는 방법으로서, 레이저식 거리 측정기를 이용하여 액적의 높이를 측정하고, 액적의 체적을 산출하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 2 참조).
또, 잉크젯법으로 유기 EL 디스플레이를 제조하는 방법으로서, 유리 기판 상에 잉크를 도포한 후에, 잉크 중의 용매를 건조시킨 액적의 형상을 공초점 레이저 현미경으로 측정하여, 건조 후의 액적의 체적값을 얻는다. 그리고, 잉크 중의 고형분 농도에 의거하여, 용매 건조 후의 액적의 체적값을 용매 건조 전의 웨트 상태의 액적의 체적(이하, 「액적 체적」이라고 하는 경우가 있다)으로 환산하고, 잉크젯 헤드의 각 노즐로부터 토출되는 액적 체적값을 얻는다. 그리고, 웨트 상태의 액적 체적값을 노즐 간에서 조정함으로써, 균일한 도포량에서의 인쇄를 실현하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 3 참조).
일본국 특허공개 평9-48111호 공보 일본국 특허 제6524407호 공보 일본국 특허공개 2011-044340호 공보
본 개시의 일 양태의 인쇄 장치는, 디스플레이 패널의 복수의 셀에 잉크를 도포하는 인쇄 장치로서, 상기 셀마다 복수씩 할당된 노즐을 갖는 잉크젯 헤드와, 상기 복수의 셀 내의 잉크의 도포 상태를 관찰하는 카메라와, 상기 카메라에 의한 관찰 결과에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차를 산출하고, 당해 도포량의 차가 작아지도록, 상기 복수의 셀에 잉크의 액적을 토출하는 노즐마다의 액적의 체적을 조정하는 제어 장치를 구비한다.
본 개시의 일 양태의 인쇄 방법은, 디스플레이 패널의 셀마다 복수의 노즐을 할당하여 잉크를 도포하는 인쇄 방법으로서, 복수의 셀 내의 잉크의 도포 상태를 관찰하고, 상기 관찰의 결과에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차를 산출하고, 당해 도포량의 차가 작아지도록, 상기 복수의 셀에 잉크의 액적을 토출하는 노즐마다의 액적의 체적을 조정한다.
본 개시의 다른 양태의 인쇄 방법은, 기판 상에 착탄한 액적의 면적값을, 착탄하고 나서 관찰까지의 시간의 함수로 보정하고, 그 면적값을 노즐마다 균일해지도록 조정함으로써, 노즐마다의 액적의 체적을 조정한다.
도 1a는, 종래 기술에 있어서의 라인 뱅크에 잉크를 도포한 상태를 나타내는 도면이다.
도 1b는, 종래 기술에 있어서의 픽셀 뱅크에 잉크를 도포한 상태를 나타내는 도면이다.
도 1c는, 도 1b의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 2는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 인쇄 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 개시의 실시의 형태에 따른 인쇄 장치의 기능 블록도이다.
도 4는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 잉크젯 헤드의 헤드부의 내부 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 잉크젯 헤드의 노즐로부터 토출되는 액적 체적과 압전 소자의 인가 전압의 관계를 나타내는 도면이다.
도 6a는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 도포 불균일 관찰 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6b는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 도포 불균일 관찰 장치 광학계의 배치를 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 개시의 실시의 형태에 따른 도포 불균일 조정 방법의 프로세스 플로를 나타내는 도면이다.
도 8a는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 도포 불균일 조정 플로에 있어서 디스플레이 패널에 인쇄를 한 상태를 나타내는 도면이다.
도 8b는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 셀 중에 도포한 잉크가 셀 내에서 확산한 모습을 나타내는 도면이다.
도 8c는, 도 8b의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 9는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 셀 내에 도포량이 상이한 2개의 패턴이 인쇄된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10a는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 착탄 액적 면적 측정의 액적의 인쇄 상태와 카메라에서의 관찰 상태를 나타내는 도면이다.
도 10b는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 착탄 액적 면적 측정의 액적의 인쇄 상태와 카메라에서의 관찰 상태를 나타내는 도면이다.
도 10c는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 착탄 액적 면적 측정의 액적의 인쇄 상태와 카메라에서의 관찰 상태를 나타내는 도면이다.
도 10d는, 본 개시의 실시의 형태에 따른 착탄 액적 면적 측정의 액적의 인쇄 상태와 카메라에서의 관찰 상태를 나타내는 도면이다.
도 11a는, 액적 면적의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 11b는, 액적 면적의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 11c는, 액적 면적의 측정 결과를 나타내는 도면이다.
도 12는, 착탄한 액적의 모델도이다.
도 13은, 액적 면적과 착탄하고 나서 관찰까지의 시간의 관계를 나타내는 도면이다.
잉크젯법으로 유기 EL 디스플레이를 제조할 때에, 잉크를 도포하는 영역이 라인 형상의 뱅크(이하, 「라인 뱅크」라고 하는 경우가 있다)로 형성되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 디스플레이 패널(5006) 상에 형성된 라인 뱅크(1)의 장축 방향이, 잉크젯 헤드(30)의 복수의 노즐(101)의 배열 방향과 평행이 되도록, 디스플레이 패널(5006)을 배치함으로써, 라인 뱅크(1)에 대해 복수의 노즐(101)을 할당하고, 잉크를 토출하여 도포막을 형성한다. 이 상태에 있어서는, 많은 노즐(101)로 라인 형상으로 형성된 넓은 영역에 잉크를 토출하기 때문에, 노즐(101) 간의 액적(310)의 체적의 편차는 평균화된다. 결과적으로, 라인 뱅크(1) 내에 형성되는 도포막의 막두께의 편차는, 그렇게 문제가 되지 않는다.
도 1a에서는, 14개의 노즐(101)로 인쇄하는 경우를 예시하고 있다. 14개의 노즐(101)로부터 토출되는 액적 체적의 편차는, 일반적으로 3% 정도이다. 그러나, 각 노즐(101)로부터의 액적(310)이 라인 뱅크(1) 중에서 혼합되기 때문에, 원래 존재하는 액적 체적의 편차는, 평균화된다.
복수의 노즐로부터의 도포에 의해 액적 체적의 편차가 완화되는 사상을 상세하게 설명한다. 예를 들면 3개의 노즐로 도포하는 경우, 전체의 액적 체적의 편차의 표준 편차를 σmean, 상이한 3개의 노즐의 액적 체적의 편차의 표준 편차를 σ1, σ2, σ3으로 하면, 이하의 식 (1)이 성립한다.
σ1 2＋σ2 2＋σ3 2=σmean 2 … (1)
이하의 식 (2)와 같이, 각 노즐의 액적 체적의 편차가 동등하다고 가정하면, 식 (1)과 식 (2)로부터, 이하의 식 (3)이 얻어진다. 또, 식 (3)으로부터, 이하의 식 (4)가 얻어지고, 식 (4)로부터, 이하의 식 (5)가 얻어진다.
σ1=σ2=σ3 … (2)
3σ1 2=σmean 2 … (3)
σ1 2=σmean 2/3 … (4)
σ1=σmean/31/2 … (5)
여기서, 표준 편차의 평균값의 편차를 n%(단, n은 10 이하)로 하면, 각 노즐에서의 액적 체적의 편차는, 식 (5)로부터, σ1=n/31/2이 되고, 예를 들면 n=3%로 하면, σ1=1.7%가 된다. 한편, 상이한 14개의 노즐로 도포하면, σ1=n/141/2이 되고, 예를 들면 n=3%로 하면, σ1=0.8%가 된다. 즉, 노즐의 액적 체적을 같은 정도로 조정해도, 노즐수가 많은 방법으로 도포하는 편이, 액적 체적의 편차를 억제할 수 있다.
여기서, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 픽셀 형상으로 나누어진 뱅크(이하, 「픽셀 뱅크」라고 하는 경우가 있다)(2) 중(이하, 픽셀 뱅크(2)로 둘러싸인 영역을 「셀(2A)」이라고 하는 경우가 있다)에 액적(310)을 토출하여 도포막을 형성하는 경우는, 1개의 셀(2A)에 할당되는 노즐(101)의 수가 줄어든다. 그 결과, 전술과 같이 각 셀(2A) 내에 토출되는 액적(310)의 액적 체적의 편차는 커져, 도포막의 막두께 편차에 대한 액적 체적의 편차의 영향이 커진다.
도포 직후에 잉크의 용매가 건조되기 전에 있어서의, 도 1b의 A-A선을 따르는 단면도를 도 1c에 나타내고 있다. 각 셀(2A) 내에 토출된 액적(310)에 의해 형성된 도포막(311, 312, 313)의 잉크의 양은, 잉크젯 헤드(30)로부터 토출된 액적(310)의 체적의 편차에 따라 변화한다. 도 1b에 나타낸 예에서는, 하나의 셀(2A)당 할당한 노즐(101)의 수는 3개이기 때문에, 액적 체적의 편차를 평균화하는 효과는 작아져, 셀(2A)마다 도포되는 잉크량의 편차가 현저하게 된다. 이 잉크량의 편차는, 잉크의 용매가 건조한 후에 남는 도포막의 막두께의 편차로 직결된다.
이 때문에, 건조 전에, 액적 체적을 측정한다. 막두께의 편차는, 예를 들면 유기 EL 디스플레이에 있어서는 발광 휘도의 편차가 되어, 디스플레이의 표시 품질에 큰 영향을 준다. 특히, 인접하는 셀(2A) 간의 발광 휘도의 편차는 관능적으로는 현저하게 영향을 주어, 발광의 줄무늬 형상의 얼룩으로 보인다. 따라서, 픽셀 뱅크(2)에 인쇄하는 경우에 있어서는, 지금까지 이상으로 노즐(101) 간의 액적 체적의 편차를 억제할 필요가 있다. 그러나, 현재의 상태에서도 액적 체적의 편차는 3% 정도로까지 억제되어 있는 상태이며, 이 이상의 액적 체적의 편차의 저감은 용이하지 않다.
본 개시는 이러한 상황을 감안하여, 디스플레이 패널의 발광 불균일을 억제할 수 있는 인쇄 장치 및 인쇄 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하, 본 개시의 일 실시의 형태에 대해 설명한다.
〔인쇄 장치의 구성〕
우선, 인쇄 장치의 구성에 대해 설명한다. 도 2는, 본 실시의 형태에서 사용하는 인쇄 장치의 전체 구성을 나타내는 도면이다. 도 3은, 인쇄 장치의 기능 블록도이다.
도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 인쇄 장치(1000)는, 제어 장치(PC)(15), 잉크젯 테이블(20), 잉크젯 헤드(30), 액적 관찰 장치(40), 도포 불균일 관찰 장치(50)로 구성된다.
(제어 장치)
제어 장치(15)는, CPU(150), 기억 수단(151)(HDD 등의 대용량 기억 수단을 포함한다), 입력 수단(152), 표시 수단(디스플레이)(153)으로 구성된다. 제어 장치(15)로서는, 구체적으로는 퍼스널 컴퓨터(PC)를 이용할 수 있다. 기억 수단(151)에는, 제어 장치(15)에 접속된 잉크젯 테이블(20), 잉크젯 헤드(30), 액적 관찰 장치(40) 및 도포 불균일 관찰 장치(50)를 구동하기 위한 각 제어 프로그램과, 잉크젯 헤드(30)의 특성 데이터(전체 노즐의 압전 소자의 인가 전압과 액적 체적에 관한 특성 데이터)가 저장되어 있다. 인쇄 장치(1000)의 구동 시에는, CPU(150)는, 입력 수단(152)을 통해 오퍼레이터에 의해 입력된 지시와, 기억 수단(151)에 저장된 각 제어 프로그램에 의거하여 소정의 제어를 행한다.
(잉크젯 테이블)
잉크젯 테이블(20)은, 이른바 갠트리식의 작업 테이블이며, 기대의 테이블 위에, 2기의 갠트리부(이동 가대)가 각각 한 쌍의 가이드 샤프트를 따라 이동 가능하게 배치되어 있다.
구체적으로, 판 형상의 기대(200)에는, 그 상면의 네 모서리에 기둥 형상의 스탠드(201A, 201B, 202A, 202B)가 배치되어 있다. 이들 스탠드(201A, 201B, 202A, 202B)에 둘러싸인 영역에는, 도포 대상물을 재치(載置)하기 위한 고정 스테이지(ST)와, 도포 직전의 잉크의 토출을 안정화시키기 위해 이용하는 잉크 팬(접시 형상 용기)(60)이 각각 배치되어 있다.
또, 기대(200)에는, 그 길이 방향(Y방향)을 따른 한 쌍의 양측부를 따라, 가이드 샤프트(203A, 203B)가 상기 스탠드(201A, 201B, 202A, 202B)에 의해, 평행하게 지지되어 있다. 한쪽의 가이드 샤프트(203A)에는, 2개의 리니어 모터(204A, 204B)가 삽입통과되어 있다. 다른 쪽의 가이드 샤프트(203B)에는, 2개의 리니어 모터(205A, 205B)가 삽입통과되어 있다. 리니어 모터(204A)와 리니어 모터(205A)에는, 기대(200)를 횡단하도록 갠트리부(210A)가 탑재되어 있다. 리니어 모터(204B)와 리니어 모터(205B)에는, 기대(200)를 횡단하도록 갠트리부(210B)가 탑재되어 있다. 이러한 구성에 의해, 인쇄 장치(1000)의 구동 시에는, 리니어 모터(204A, 205A, 204B, 205B)가 구동함으로써, 2기의 갠트리부(210A, 210B)가 각각 독립적으로, 가이드 샤프트(203A, 203B)의 길이 방향을 따라, 왕복 이동한다.
각각의 갠트리부(210A, 210B)의 각각에는, L자형의 대좌(臺座)로 이루어지는 이동체(캐리지)(220A, 220B)가 배치되어 있다. 이동체(220A, 220B)에는, 서보 모터(이동체 모터)(221A, 221B)가 배치되어 있다. 각 서보 모터(221A, 221B)의 축의 선단에는, 도시하지 않는 기어가 배치되어 있다. 기어는, 갠트리부(210A, 210B)의 길이 방향(X방향)을 따라 형성된 가이드 홈(211A, 211B)에 끼워맞춰져 있다. 가이드 홈(211A, 211B)의 내부에는, 각각 길이 방향을 따라 미세한 도시하지 않는 랙이 형성되어 있다. 랙은, 기어에 서로 맞물려 있다. 이 때문에, 서보 모터(221A, 221B)가 구동하면, 이동체(220A, 220B)는, 이른바 피니언랙 기구에 의해, X방향을 따라 왕복 가능하게 정밀하게 이동한다. 여기서, 이동체(220A, 220B)에는, 각각 잉크젯 헤드(30), 도포 불균일 관찰 장치(50)가 장비되어 있으며, 서로 독립적으로 구동된다.
또한, 리니어 모터(204A, 205A, 204B, 205B) 및 서보 모터(221A, 221B)는, 각각 구동을 제어하기 위한 제어부(213)에 접속되어 있다. 제어부(213)는, 제어 장치(15) 내의 CPU(150)에 접속되어 있다. 인쇄 장치(1000)의 구동 시에는, 제어 프로그램을 읽어들인 CPU(150)에 의해, 제어부(213)를 통해 리니어 모터(204A, 205A, 204B, 205B) 및 서보 모터(221A, 221B)의 각 구동이 제어된다(도 3).
또, 리니어 모터(204A, 205A, 204B, 205B) 및 서보 모터(221A, 221B)는, 각각 갠트리부(210A, 210B) 및 이동체(220A, 220B)의 이동 수단의 예시에 불과하며, 이들의 이용은 필수는 아니다. 예를 들면 타이밍 벨트 기구나 볼 나사 기구를 이용하여 갠트리부 또는 이동체 중 적어도 어느 하나를 이동시켜도 된다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 고정 스테이지(ST)에 대해 잉크젯 헤드(30)가 이동하는 구성이지만, 이것에 한정하지 않으며, 잉크젯 헤드(30)는 고정되고, 도포 대상물을 싣는 스테이지가 이동하는 구성이어도 되고, 잉크젯 헤드(30)와 스테이지 양쪽 모두가 이동하는 구성이어도 된다.
또한, 탑재되는 잉크젯 헤드(30)는 1개가 아니어도 되고, 복수의 잉크젯 헤드(30)가 탑재되어도 되며, 복수의 잉크젯 헤드(30)가 유닛화된 라인 헤드가 탑재되어 있어도 된다.
(잉크젯 헤드)
잉크젯 헤드(30)는, 피에조 방식을 채용한 헤드이며, 도 2에 나타내는 헤드부(301) 및 본체부(302)와, 도 3에 나타내는 제어부(300)로 구성되어 있다. 본체부(302)에는, 서보 모터(304)가 내장되어 있다. 잉크젯 헤드(30)는, 이동체(220A)에 본체부(302)를 통해 고정되어 있다. 헤드부(301)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 직육면체의 외관 형상을 갖고, 그 상면 중앙부 부근에 있어서, 본체부(302)의 서보 모터(304)의 축 선단으로부터 수하(垂下)되어 있다. 이에 의해, 당해 헤드부(301)의 바닥면에 형성된 복수의 노즐(3030)(도 4 참조)은, 서보 모터(304)의 축회전에 따라 고정 스테이지(ST)의 상방에서 회전한다.
도 4는, 잉크젯 헤드의 헤드부의 내부 구성을 나타내는 단면도이다. 도 4에서는, 헤드부(301)에 있어서 인접하여 형성된 3개의 잉크 토출 기구부를 부분적으로 나타낸다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 헤드부(301)에는, 길이 방향을 따라, 잉크를 토출하기 위한 복수의 잉크 토출 기구부가 배치되어 있다. 잉크 토출 기구부는, 일정 간격마다 일렬로 늘어서서 배치되어 있다. 각각의 잉크 토출 기구부는, 압전 소자(3010)(3010a, 3010b, 3010c), 액실(3020)(3020a, 3020b, 3020c), 노즐(3030)(3030a, 3030b, 3030c), 진동판(3040)으로 구성되어 있다.
진동판(3040)은, 액실(3020)을 덮도록 배치되어 있다. 진동판(3040) 위에는, 압전 소자(3010)가 적층되어 있다. 개개의 압전 소자(3010a, 3010b, 3010c)로의 전압 인가에 의해, 잉크 토출 기구부는, 각각 독립적으로 구동한다.
액실(3020) 및 노즐(3030)은, 예를 들면 SUS 등의 금속재료나 세라믹 재료로 구성되어 있다. 액실(3020) 및 노즐(3030)은, 기계 가공이나 에칭, 혹은 방전 가공에 의해, 각각 형성되어 있다. 액실(3020)은, 토출되기 직전의 잉크를 저류하는 공간이며, 압전 소자(3010)의 구동에 의해 가역적으로 체적이 축소 및 복원된다. 노즐(3030)은, 액실(3020)과 연통하도록 일정한 피치로 일렬로 형성되어 있다. 여기서, 각각의 노즐(3030)의 피치는, 구성적으로는 일정하지만, 서보 모터(304)의 축의 회전 각도를 조절함으로써, 도포 대상물 상에서의 잉크의 도포 피치를 조절할 수 있다. 또한, 노즐(3030)의 배열은, 상기한 1열에 한정되지 않는다. 예를 들면 노즐(3030)을 복수 열에 걸쳐 형성하거나, 복수 열로 또한 갈지자형으로 노즐(3030)을 형성하거나 하여, 노즐(3030) 간의 피치를 좁게 조절할 수도 있다.
진동판(3040)은, 스테인리스나 니켈로 이루어지는 박판이며, 위에 적층된 압전 소자(3010)와 함께 변형 가능하게 배치되어 있다. 압전 소자(3010)는, 공지의 피에조 소자이며, 예를 들면 티탄산 지르콘산 연 등으로 이루어지는 판 형상의 압전체를, 한 쌍 이상의 전극 사이에 끼워 설치한 적층체의 구성을 갖는다. 전극으로의 통전은, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제어부(300)를 통해 CPU(150)에 의해 관리되고 있다. 전극에는, 기억 수단(151)에 저장된 소정의 제어 프로그램에 의거하여, 잉크 토출 시에, 수백Hz에서 수십kHz의 구동 주파수로, 수십μs폭의 직사각형 펄스 전압이 계속하여 인가된다. 이 각각의 직사각형 펄스 전압의 상승 시에 맞추어 압전 소자(3010)가 변형하고, 이 압전 소자(3010)의 변형에 수반하여, 진동판(3040)은, 액실(3020)의 체적이 감소 또는 복원되도록 변형한다. 액실(3020)의 체적 감소 시에, 잉크가 노즐(3030)로부터 토출되게 된다. 또한, 상기 펄스 전압은, 직사각형에 한정하는 것은 아니며, 계단 형상이나 일부 곡선 형상을 도입한 파형 등이어도 된다.
각 압전 소자(3010)를 구동할 때에는, CPU(150)가 소정의 제어 프로그램을 기억 수단(151)으로부터 읽어내고, 제어부(300)에 대해, 소정의 전압을 대상의 압전 소자(3010)에 인가하도록 지시한다. 인쇄 장치(1000)에서는, 후술하는 바와 같이, 도포 대상물에 인쇄한 상태에 있어서, 불균일이 확인되는 경우에는, 그 액적 체적을 노즐(3030)마다 수정하도록 제어한다. 또한, 본 실시의 형태에서는, 잉크젯 헤드(30)를 1개 구비하는 예를 나타냈지만, 배치하는 잉크젯 헤드(30)의 수는 한정되지 않으며, 복수의 잉크젯 헤드(30)를 배치할 수도 있다.
(액적 관찰 장치(40))
액적 관찰 장치(40)는, 잉크 토출 확인용 카메라를 이용하여 구성된다. 액적 관찰 장치(40)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 발광 라이트가 내장된 액적 관찰 카메라(CCD 카메라)(402)와, 액적 관찰 카메라의 대물 방향의 선단에 장착된 줌 렌즈(403)와, 액적 관찰 카메라 및 줌 렌즈(403)의 구동을 제어하기 위한 제어부(400) 등으로 구성된다. 도 2에 나타내는 구성에서는, 액적 관찰 카메라가 고정대(401)에 고정된 모습을 나타내고 있는데, 고정 방법은 이것에 한정되지 않으며, 기대(200)에 액적 관찰 카메라를 직접 고정하도록 해도 된다. 액적 관찰 카메라는, 케이블(404)로 제어부(400)와 접속되어 있다. 제어부(400)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, CPU(150)에 접속되어 있다.
인쇄 장치(1000)에 있어서, 액적 관찰 카메라는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 헤드부(301)의 각 노즐(3030)로부터 토출되는 액적의 모습을 촬상할 수 있는 위치를 향해져 있다. 이러한 구성에 의해, 촬상 시에는, 액적 관찰 카메라에 내장되어 있는 발광 라이트의 스트로브 발광과 동기(同期)하여, 연속적으로 정지 영상 및 동영상의 화상 데이터가 얻어진다. 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 소정의 제어 프로그램에 의거하여, 촬상한 화상 데이터를 기억 수단(151)에 저장함과 더불어, 표시 수단(153)에 표시한다.
또한, 액적 관찰 장치(40)는, 액적의 속도(이하, 「액적 속도」라고 하는 경우가 있다)를 측정한다. 액적 속도가 너무 빠르면 새틀라이트로 불리는 부(副)액적이 발생하고, 액적 속도가 너무 느리면 비상 중에 공기 저항에 의해 착탄 위치 정밀도가 악화되어 버리기 때문에, 적절한 액적 속도로 비상하고 있는 것을 확인하는 것이 필요하다. 또, 액적 관찰 장치(40)는, 노즐(3030)마다의 액적 체적을 측정하는 것이 가능하다. 비상하는 액적이 구상이라고 가정하고, 2차원 형상으로 관찰되는 액적의 직경으로부터 체적을 추산한다. 액적 체적의 측정은, 뒤에 기술한 바와 같이, 액적 체적 조정 기판 상에 도포하여 측정할 수 있는데, 액적 관찰 장치(40)를 이용하여 측정하는 것도 가능하다.
(노즐마다의 액적 체적 데이터 취득 방법)
노즐(3030)마다의 액적 체적 조정을 행하기 위해, 압전 소자(3010)의 인가 전압과 액적 체적의 상관관계를 나타내는 전압 결정용 데이터를 이용한다. 당해 전압 결정용 데이터를 얻기 위해, 액적 체적 조정 기판을 이용한다. 액적 체적 조정 기판으로서는, 적어도 잉크를 도포하는 표면 영역이 불소 코팅이나 플라즈마 처리 등으로 발수(撥水) 가공된 것을 이용한다. 이러한 발수 가공은, 적하된 잉크의 액적 체적을 정확하게 측정하기 위한 고안이다.
우선, 액적 체적 조정 기판 상에, 모든 노즐(3030)로부터 액적을 소정의 액적수만큼 도포한다. 도포한 액적에 포함되는 용매를 진공 건조 등으로 건조시킨 후에, 남은 용질의 체적을 측정한다. 체적의 측정은, 공초점 레이저 현미경이나 백색 간섭 현미경 등으로 행한다. 여기서, 일반적으로 공초점 레이저 현미경이나 백색 간섭 현미경에서는, 초점 부분만의 화상이 얻어지기 때문에, 초점거리를 변화시킴으로써, 각 초점거리의 높이에 있어서의 화상의 면적을 측정할 수 있다. 측정하는 잉크 액적은, 반구 형상이므로, 위에서 본 형상은 거의 원형이다. 그래서, 미리 정한 미세한 일정 높이 h 간격으로 분할한 각 액적 부분의 형상을 원반 형상으로 간주하고, 일정 높이 h에 있어서의 원반의 반경 r로부터, 상기 원반 형상의 부분 체적(πr2×h)을 구한다. 이 원반 형상의 부분 체적을 액적의 전체 높이 H까지 각각 계산한다. 그 후, 먼저 구한 각 부분 체적을 합계하면, 근사값으로서 잉크의 액적 체적 V를 산출할 수 있다.
또한, 액적의 한 방울분의 액적 체적은 매우 미량이기 때문에, 상기 연산에서는, 일정수의 액적을 합친 큰 액적의 체적 Vsum(예를 들면 4방울분의 액적 체적)에 의거하여 계산한다. 즉, 각 노즐(3030)로부터 액적 체적 조정 기판 상의 동일 위치에 4방울분의 잉크를 적하하여, 큰 액적을 만든다. 이 큰 액적의 체적 Vsum을 액적수(4방울)로 나누면, 1방울당 잉크 체적 Vdr(=Vsum/4)이 산출된다.
상기의 방법으로 전압을 바꾸어 노즐(3030)마다의 액적 체적을 측정함으로써, 도 5에 나타내는 전압 결정용 데이터를 얻을 수 있다. 이 전압 결정용 데이터를 노즐(3030)마다의 테이블로서 기억 수단(151)에 저장한다. 이에 의해, 액적 체적 조정 시의 전압 조정값을 알 수 있다. 구체적으로는, 액적 체적을 0.1pL 변화시키기 위해서는, 압전 소자(3010)의 인가 전압을 0.24V 조정하면 되는 것을 알 수 있다.
(도포 불균일 관찰 장치(50))
도포 불균일 관찰 장치(50)는, 인쇄 장치(1000)의 주된 특징 부분의 하나이며, 고정 스테이지(ST)에 재치된 도포 대상물인 디스플레이 패널 상의 도포막의 불균일을 관찰하는 수단이다. 도 6a는, 도포 불균일 관찰 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 6b는, 도포 불균일 관찰 장치 광학계의 배치를 나타내는 도면이다.
도포 불균일 관찰 장치(50)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 촬영 유닛(501)과, 제어부(500)로 구성된다. 촬영 유닛(501)은, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 조명(5001)과, 카메라(5002)와, 렌즈(5003)와, 원주 렌즈(5004)와, 로드 조명(5005)으로 구성된다. 원주 렌즈(5004)에는, 한방향으로만 렌즈의 기능이 설치되어 있다. 원주 렌즈(5004)는, 광을 집광시키면서, 직선으로 광을 일정하게 맞힐 수 있다. 도 6b에 나타내는 바와 같이, 로드 조명(5005)으로부터의 조명광을, 디스플레이 패널(5006) 상의 뱅크 패턴(5007) 중(셀(5007A))에 도포된 도포막(5008)에 대해, 비스듬히 조사한다. 도포막(5008)의 도포액량에 따라, 당해 도포막(5008)의 표면에서 반사광이 발생하고, 그 반사광을 디스플레이 패널(5006)에 대해 수직 방향으로 배치되는 카메라(5002)로 렌즈(5003)를 통해 수광한다. 조명광을 비스듬히 조사함으로써, 도포막(5008)의 표면에서 전체 반사하여 반사광의 로스가 없어져, 관찰 감도가 향상한다. 카메라와 조명은 상기의 것에 한정하지 않으며, 도포막(5008)을 관찰할 수 있는 것이면 된다.
이러한 도포 불균일 관찰 장치(50)를 이용하는 이유는, 다음과 같다. 노즐(3030)로부터 토출되는 액적 체적은, 미리 소정의 체적이 되도록 조정되어 있다. 그러나, 조정된 상태에서 인쇄를 행해도, 셀에 대해 할당하는 노즐(3030)의 위치나 수에 따라서는, 인접 셀 간의 액적 체적에 차이가 발생하여, 도포 불균일이 발생하는 경우가 있다. 이러한 때에, 도포 불균일을 직접 관찰함으로써, 노즐(3030)로부터 토출되는 액적 체적을 최적의 상태로 조정하기 위한 것이다.
(착탄 액적 면적 측정에 의한 액적 체적 조정)
워크 상에 착탄한 액적을 상방으로부터 카메라로 관찰하고 액적의 면적을 측정하여, 액적의 체적 조정을 하는 것이 가능하고, 그 방법을 설명한다. 워크란, 디스플레이 패널의 셀 이외의 부분이어도 되고, 적어도 액적을 착탄시키는 표면 영역이 불소 수지 코팅이나 플라즈마 처리 등으로 발액 가공된 유리 기판이어도 된다.
도 10a는, 기판(5010) 상에 액적(321)을 인쇄한 상태를 나타내고 있다. 기판(5010)은, 표면에 발수 재료가 코팅된 요철이 없는 기판이다. 실제의 패널과 동일한 발수 재료가 코팅되어 있다. 기판(5010)은 잉크를 튕기는 특성을 갖는다. 기판(5010) 상에서 젖어 확산하면 인접하는 액적끼리 이어지는 경우가 있기 때문에, 기판(5010) 상에서는 잉크가 튕길 필요가 있다. 기판(5010)에 대한 잉크의 접촉각은 30°~70° 정도이다. 잉크젯 헤드(30)의 각 노즐(101)로부터 1노즐마다 액적(321)을 착탄시킨다. 처음에 착탄시키는 액적과 그 후에 착탄시키는 액적의 건조 상태를 가능한 한 동등하게 하기 위해, 처음에 더미 액적(320)을 인쇄한다. 더미 액적은 1노즐로부터 수 방울에서 수십 방울의 액적을 착탄시킨 것이다. 또 액적(321) 간의 기판(5010) 상에서의 밀도가 너무 높으면 건조의 영향을 받기 쉬워지고, 인접하는 액적이 달라붙어 버릴 가능성이 있기 때문에, 액적(321) 간의 거리를 일정 정도 확보하여 인쇄한다. 동시에 도포하지 않고, 시간을 다르게 하고, 위치를 다르게 하여 도포하고 있다. 실제의 복수 노즐 간의 위치 관계로부터, 전체적으로 1방향으로 확산하여 도포된다. 본 실시의 형태에서는, 액적은, 2 이상의 행으로 나누어 도포되어 있다. 본 실시의 형태에서는, 인접하는 노즐로부터 토출하는 액적을, 기판(5010) 상에서 상이한 행에 인쇄하고 있다.
도 10b와 같이, 기판(5010) 상에 착탄한 액적(321)을 상방으로부터 카메라(5011)로 관찰함으로써 액적(321)의 면적을 측정한다. 또한, 여기서, 면적이란, 표면적이 아닌, 액적을 상방으로부터 보았을 때의 그림자의 면적이다. 카메라(5011)를 주사해 나가, 끝의 액적으로부터 관찰해 나간다. 1행째가 끝나면, 2행째, 3행째로 순번대로 관찰해 나간다.
액적(321)의 면적의 측정은, 착탄한 액적(321)이 건조되기 전에 행한다. 잉크는 유기 EL의 발광 재료 등의 고형분이 0.5~10% 정도로 들어가 있어, 잉크의 용매가 건조된 후에는, 고형분이 남지만, 그 양은 매우 적기 때문에, 액적의 면적이 작아져, 노즐마다의 액적 체적의 차이를 알기 어렵기 때문이다.
상기의 방법으로 관측한 면적의 결과를 도 11a에 나타낸다. 가로축이 노즐이고 세로축이 액적(321)의 면적이다. 이것을 착탄하고 나서 관찰까지의 시간으로 다시 늘어놓은 결과가 도 11b이다. 시간이 지나면 면적이 작아져 가는 것을 알 수 있다. 노즐로부터 토출된 액적 체적의 대소에 따라, 착탄한 액적의 면적도 바뀌는데, 이 상태에서는 노즐로부터 토출된 액적의 체적에 따른 면적의 올바른 값을 알 수 없다. 따라서, 건조로 액적이 작아져 면적이 변화하고 있는 값을 보정하는 것이 필요하다.
그래서, 기판(5010) 상의 액적(321)의 건조를 도 12에 나타내는 모델로 생각했다. 초기 단계는 CCR(Constant Contact Radius) 모드로 불리고, 액적경 D0은 일정하고 접촉각 θc가 θ1이 될 때까지 감소한다. 그 후, CCA(Constant Contact Angle) 모드로 이행하여, 접촉각 θ1은 일정하고 액적경이 D2가 될 때까지 감소한다. 또, 기판 상에 착탄한 액적을 구관(평면에 의해 절단된 구의 일부)으로서 생각했다. 구의 반경을 r, 구관의 반경을 a(즉, 액적(321)을 상방으로부터 관찰했을 때의 원의 반경), 구의 중심으로부터 구관의 정점(극)까지의 선과 구관의 바닥을 구성하는 원판의 끝 사이의 극각을 θ로 한다. 여기서 θ는 착탄한 액적(321)의 기판(5010)에 대한 접촉각 θc와도 동등해진다. 구관의 표면적은 식 6, 구관의 체적은 식 7로 표시된다. 이번 실험으로, 노즐로부터 토출된 액적의 체적은 4100μm3, 접촉각 θc는 61°이다. 식 6, 식 7과 실험값을 이용하여 계산하면, 액적(321)을 상방으로부터 보았을 때의 면적과 착탄하고 나서의 시간의 관계는 도 13과 같이 나타내어지고, 시간이 단시간의 영역에서는, 시간에 대한 일차 함수로서 액적의 면적이 나타내어진다. 따라서, 착탄하고 나서의 시간의 일차식으로 액적의 면적을 보정할 수 있는 것을 알 수 있다. 그 보정을 한 후의 면적의 결과를 도 11c에 나타낸다. 이 면적값을 이용하여, 각 노즐의 면적값의 차가 작아지도록, 잉크젯으로 토출하는 조건(예를 들면, 구동 전압)을 변경함으로써, 노즐마다의 액적 체적의 편차를 작게 할 수 있다.
구관의 표면적 A=2πr2(1-cosθ) … (6)
구관의 체적 V=(πr2/3)×(2+cosθ)(1-cosθ)2 … (7)
또, 액적 면적의 보정은, 인쇄하는 행마다 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도 10b에 있어서, 1행째, 2행째, 3행째를 나누어 보정한다. 건조의 조건을 균일화하기 위해, 처음에 더미 액적(320)을 배치하고 있는데, 그런데도 약간 행마다 건조 상태가 상이할 가능성이 있다. 그 때문에, 행마다 보정하는 것이, 보다 정확한 면적의 보정이 가능해진다.
또, 건조 상태를 균일화하기 위해, 도 10c와 같이 인쇄 방향의 양단에도 더미의 액적(320)을 배치해도 상관없다. 액적(321)의 끝쪽의 액적에 대응한 노즐을 더미 노즐로서 취급하고, 체적 조정을 행하지 않는 노즐로서 운용해도 상관없다.
또, 도 10d와 같이, 더미 액적(320)을, 행마다 인쇄하는 액적(321)의 전후에 배치해도 된다. 이와 같이 하면, 액적(321)의 건조 상태가 면 내에서 거의 균일해진다.
또, 잉크의 종류마다 보정을 행하는 것이 바람직하다. 잉크의 용매가 상이하면 건조 상태가 바뀌어, 면적의 보정식이 바뀌기 때문이다. 용매가 같아도 고형분의 종류나 농도가 상이한 것만으로도, 보정식이 바뀌는 경우가 있기 때문에, 잉크마다 보정을 하는 것이 바람직하다.
또, 1개의 노즐로부터 토출하는 액적을 복수 행에 걸쳐 수 방물 착탄시키고, 그 평균값을 액적 면적으로서 이용해도 된다. 복수 액적의 면적값을 평균함으로써, 토출의 반복 재현성의 편차나 기판(5010)의 장소에 의한 습윤성의 편차에 의한, 액적 면적에 대한 영향을 완화하는 것이 가능해진다.
〔도포 불균일 조정 방법〕
다음에, 인쇄 장치(1000)를 이용한 도포 불균일 조정 방법에 대해 설명한다. 도 7은, 도포 불균일 조정 방법의 프로세스 플로를 나타내는 도면이다. 도 8a는, 도포 불균일 조정 플로에 있어서 디스플레이 패널에 인쇄를 한 상태를 나타내는 도면이다. 도 8b는, 셀 중에 도포한 잉크가 셀 내에서 확산한 모습을 나타내는 도면이다. 도 8c는, 도 8b의 A-A선을 따르는 단면도이다. 도 9는, 셀 내에 도포량이 상이한 2개의 패턴이 인쇄된 상태를 나타내는 도면이다.
우선, 도 7에 나타내는 바와 같이, 인쇄 전 디스플레이 패널의 관찰을 행한다(단계 S1). 구체적으로는, 인쇄하기 전의 디스플레이 패널을, 도포 불균일 관찰 장치(50)로 관찰하고, 잉크를 인쇄하기 전의 패널로부터 화상 정보를 취득함으로써, 하지의 정보를 취득하고, 후의 셀 관찰에 있어서의 도포 불균일 관찰 장치(50)의 백그라운드 노이즈를 제거한다.
다음에, 인쇄 장치(1000)는, 단계 S1에서 관찰된 디스플레이 패널로의 인쇄를 행한다(단계 S2). 구체적으로는, 도 8a에 나타내는 바와 같이, 뱅크(2)에서 형성된 셀(2A) 내와 셀(2A) 이외의 장소에 잉크를 도포한다.
다음에, 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 노즐(3030)마다의 액적의 체적을 산출한다(단계 S3). 액적(310)을 도 8a에 나타내는 바와 같이 셀(2A) 내에 도포하면, 액적(310)이 곧바로 확산하여, 도 8b에 나타내는 셀(2A) 내를 충전하는 도포막(311, 312, 313)이 형성된다. 이러한 셀(2A) 내의 도포막(311, 312, 313)에 의거하여, 노즐(3030)마다의 액적(310)의 체적을 산출할 수는 없다. 이 때문에, CPU(150)는, 셀(2A) 이외의 장소에 도포된 노즐(3030)마다의 액적의 체적을 산출한다. 도 8c에 나타내는 바와 같이, 셀(2A) 이외에 도포하는 액적(315)의 장소는, 뱅크(2) 위인 것이 바람직하다. 뱅크(2) 위는 액적(315)에 대해 발액성이 높고, 도포한 액적(315)이 안정적으로 반구 형상으로 형성되기 쉽기 때문이다. 액적(315)의 형상을, 이러한 반구 형상으로 함으로써, 액적(315)의 액적 체적에 따라 액적(315)의 직경이나 높이가 규칙적으로 변하기 쉽고, 액적(315)을 상방으로부터 카메라(5002)로 관찰했을 때에, 액적 체적을 정확하게 측정할 수 있다. 반사광의 강도는, 액적(315)의 높이와 상관이 있다. 그래서, CPU(150)는, 이하와 같이 하여, 액적(315)의 체적을 산출한다.
우선, 사전에, 셀(2A) 이외의 장소에 도포된 액적으로부터의 반사광 강도와, 당해 액적의 높이와 관계를 나타내는 액적 높이 산출용 데이터를 데이터베이스화하고, 기억 수단(151)에 축적해 둔다. 도포 불균일 관찰 장치(50)는, 뱅크(2) 상의 액적(315)을 관찰하고, 관찰 결과를 나타내는 화상 데이터를 제어 장치(15)에 출력한다. 도포 불균일 관찰 장치(50)에 의한 관찰에 의해, 0~255의 256계조(階調)의 그레이 스케일의 화상 데이터가 얻어진다. 또한, 화상 데이터는, 그레이 스케일에 한정하지 않으며, 컬러이어도 된다. 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 화상 데이터에 의거하여, 액적(315)의 면적(액적의 도포면으로의 정사영의 면적, 즉 액적의 단면적, 환언하면 관찰자로부터 보이는 원형의 면적)과, 액적(315)으로부터의 반사광 강도를 산출한다. CPU(150)는, 화상 데이터에 의거하여 산출한 액적(315)의 면적 및 반사광 강도와, 액적 높이 산출용 데이터에 의거하여, 액적(315)의 체적을 산출한다. 또한, 액적(315)의 간이적인 측정 방법으로서는, 상기의 액적(315)의 면적만으로부터 체적을 추측하는 것도 가능하다. 뱅크(2) 상에서의 액적(315)의 접촉각에 의해 액적의 높이는 정해지고, 액적 체적의 크기에 상관없이 거의 일정한 높이가 된다고 생각되기 때문이다.
이상의 방법으로 측정한 노즐(3030)마다의 액적 체적을 참고로, 셀(2A)마다의 액적 체적 조정 시에 조정하는 노즐(3030)이 결정된다. 원래 체적이 큰 액적을 더욱 크게 하는 것이나, 원래 체적이 작은 액적을 더욱 작게 하는 것은 곤란하기 때문이다.
다음에, 도포 불균일 관찰 장치(50)는, 인쇄한 셀(2A)의 관찰을 행한다(단계 S4). 인쇄한 셀(2A)의 관찰은, 잉크의 용매가 건조되기 전에 행해지는 것이 바람직하다. 잉크의 용매가 건조되고 나서 셀(2A)의 관찰을 행하면, 노즐(3030)로부터 토출된 액적 체적을 정확하게 산출할 수 없기 때문이다.
다음에, 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 단계 S4에서 얻어진 화상 데이터를 바탕으로, 셀(2A)마다의 에리어로 나누어 도포된 액적의 체적을 산출한다(단계 S5). 도포 불균일 관찰 장치(50)의 카메라(5002)로 상방으로부터 셀(2A)을 관찰했을 때에, 화상 데이터에 표시된 액적의 면적(액적의 도포면으로의 정사영의 면적, 즉 액적의 단면적, 환언하면 관찰자로부터 보이는 원형의 면적)은, 셀(2A)의 크기에 의해 정해져 일정하다. 이 때문에, 도포된 액적의 높이에 의해 바뀌는 반사광의 강도의 차이에 의해, 액적 체적의 추정이 가능해진다. 반사광의 강도는, 단계 S4에서 얻어진 화상 데이터로부터 구할 수 있다. 이상과 같은 방법을 이용하여, 사전에, 셀(2A) 내의 도포막으로부터의 반사광 강도(화상 데이터)와, 액적 체적의 관계를 나타내는 셀 도포량 산출용 데이터를 데이터베이스화하고, 기억 수단(151)에 축적해 둠으로써, 액적 체적의 산출이 가능해진다. 또한, 액적 체적의 데이터베이스화는, 입력 정보를 셀 화상 데이터, 출력 정보를 셀마다의 체적 수치 데이터로 한, 교사 지도에 의한 기계 학습을 이용해도 된다.
도 9의 좌단의 도면은 인쇄 전의 셀(2A)을 나타내고, 도 9의 중앙 및 우단의 도면은 셀(2A)에 상이한 도포량의 잉크에 의해 도포막(316)이 인쇄된 상태를 나타낸다. 셀(2A)은, 사각형이다. 도 9의 중앙 및 우단의 도면에 나타내는 바와 같이, 일점쇄선으로 둘러싼 영역인 셀(2A) 내의 도포 영역의 4개의 코너의 형상과, 도포 영역의 가로폭과, 세로폭의 측정값과, 그레이 스케일 화상 데이터의 콘트라스트로부터, 도포막(316)의 형상을 추정하여, 액적 체적을 산출하는 것도 가능하다. 이 경우, 화상 데이터로부터 각각 얻어지는 4개의 코너의 형상, 도포 영역의 가로폭, 세로폭의 측정값, 콘트라스트와, 액적 체적의 관계를 나타내는 셀 도포량 산출용 데이터를 데이터베이스화하고, 기억 수단(151)에 축적해 두면 된다.
제어 장치(15)의 CPU(150)는, 전술한 셀(2A)마다의 액적 체적의 산출값으로부터, 셀(2A)마다의 액적 체적이 균등해지도록, 셀(2A)마다 조정하는 액적 체적의 값을 산출한다(단계 S6). 이 때, 줄무늬 얼룩이 발생하지 않도록, 즉 단계 S5에서 산출된 셀(2A)마다의 액적 체적의 차가 없어지(작아지)도록, 셀(2A)마다의 체적을 결정한다. 특히 인접하는 셀(2A) 간의 액적 체적 편차는 줄무늬 얼룩으로 이어지기 때문에, 고정밀도로 조정할 필요가 있다.
제어 장치(15)의 CPU(150)는, 셀(2A)마다 할당되어 있는 노즐(3030)의 위치 정보와, 단계 S3에서 산출한 노즐(3030)마다의 액적 체적값과, 단계 S6에서 산출한 셀(2A)마다 조정하는 액적 체적값과, 도 5에 나타내는 전압 결정용 데이터로부터, 노즐(3030)마다 조정 후의 액적 체적의 값을 결정한다(단계 S7). 액적 체적은 전압에 의해 조정 가능한데, 인가 전압을 크게 하면 액적 속도는 빨라진다. 액적 속도가 일정 이상으로 빨라지면, 주적(主滴) 이외에도 새틀라이트로 불리는 부액적이 발생한다. 새틀라이트는 액적의 착탄 위치 정밀도를 저하시킬 가능성이 있기 때문에, 새틀라이트는 발생하지 않는 상태에서 액적을 토출하는 것이 필요하다. 또, 전압을 작게 하면 액적 속도는 느려진다. 액적 속도가 일정 이하로 느려지면, 액적이 비상 중에 공기 저항에 의해 흔들려 버려, 착탄 위치 정밀도를 저하시킬 가능성이 있다. 따라서, 인가 전압으로 액적 체적의 조정은 가능하지만, 액적 속도의 관점으로부터 조정 범위는 제한된다. 따라서, 액적 속도가 빠른 액적의 체적을 보다 크게 조정하거나, 액적 속도가 느린 액적의 체적을 보다 작게 하거나 하는 조정은 곤란하다. 이 때문에, 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 액적 체적을 조정하는 노즐(3030)로서, 액적 속도의 관점에서 적절한 것을 선택할 필요가 있다. 즉, 상기 체적의 조정이 곤란한 범위를 제외한 액적 체적 조정 가능 범위 내에서 액적 체적을 조정할 수 있는 노즐(3030)을, 선택할 필요가 있다.
또, 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 셀(2A)에 할당된 노즐(3030)의 배치와, 각 노즐(3030)로부터 토출되는 액적 체적의 밸런스도 고려하여, 액적 체적을 조정하는 노즐(3030)을 결정한다. 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 예를 들면 도 8a에 있어서, 1개의 셀(2A)에 3개의 노즐(3030)이 할당되어 있는데, 이 3개의 노즐(3030)로부터 토출되는 액적(310)의 체적의 합계가 가능한 한 균등해지도록 체적을 조정하는 노즐(3030)을 결정한다. 어느 노즐(3030)의 체적을 조정할지는, 셀(2A)에 할당된 각 노즐(3030)의 원래의 액적 체적값(액적의 체적이 미리 설정된 설정값)에 의해 결정한다. 구체적으로는, 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 1개의 셀(2A)에 배치된 3개의 액적(310)의 체적에 대해,
(패턴 1)
좌측의 액적 체적을, 작게
중앙의 액적 체적을, 작게
우측의 액적 체적을, 크게
하는 것보다는,
(패턴 2)
좌측의 액적 체적을, 작게
중앙의 액적 체적을, 크게
우측의 액적 체적을, 작게
하도록, 액적 체적을 조정하는 노즐(3030)을 선택하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 패턴 1의 조건인 경우, 셀(2A) 내에서 중앙으로부터 왼쪽으로 치우치게 인쇄하는 액적 체적이 작아지고, 반대로 오른쪽으로 치우치게 인쇄하는 액적 체적이 커져, 셀(2A) 내에서 비대칭의 형상이 될 가능성이 있다. 한편, 패턴 2의 조건에서는, 셀(2A) 내의 액적 체적의 분포는 좌우로 대칭이 된다. 이상의 점으로부터 때문에, 셀(2A) 내에 형성하는 막형상의 분포의 관점에서, 패턴 2와 같이 액적 체적을 조정하는 노즐(3030)을 선택하는 것이 바람직하다. 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 선택한 노즐(3030)의 조정 후의 액적 체적을 결정한다.
제어 장치(15)의 CPU(150)는, 노즐(3030)마다의 인가 전압 데이터를 고쳐쓴다(단계 S8). 구체적으로는, 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 단계 S7에서 결정된 노즐(3030)의 조정 후의 액적 체적과, 도 5에 나타내는 전압 결정용 데이터에 의거하여, 노즐(3030)마다의 조정 후의 인가 전압을 결정한다. 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 결정한 인가 전압의 값을, 잉크젯 헤드(30)의 제어부(300)에 송신하고, 리얼 타임으로 인가 전압 데이터의 고쳐쓰기를 행한다. 인가 전압 데이터의 고쳐쓰기는, 제어부(300)의 헤드 제어 기판에 실장되어 있는 메모리(RAM)를 직접 고쳐씀으로써 행한다.
고정 스테이지(ST) 상의 디스플레이 패널이 새로운 디스플레이 패널로 교환된 후, 인쇄 장치(1000)는, 고쳐쓰여진 인가 전압 데이터에 의거하여, 당해 디스플레이 패널의 셀에 대한 인쇄를 행한다. 도포 불균일 관찰 장치(50)는, 디스플레이 패널의 도포 불균일을 관찰한다. 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 도포 불균일 관찰 장치(50)의 관찰 결과에 의거하여, 도포 불균일이 있다고 판정했을 경우(단계 S9：YES), 단계 S1의 처리를 행하고, 도포 불균일이 없다고 판정했을 경우(단계 S9：NO), 도포 불균일 조정을 종료한다.
이상과 같이, 도포 불균일 관찰 장치(50)는, 셀(2A) 내의 잉크의 도포 상태(도포막의 형성 상태)를 관찰한다. 제어 장치(15)의 CPU(150)는, 도포 불균일 관찰 장치(50)의 관찰 결과에 의거하여, 셀(2A)마다의 액적 체적의 차가 작아지도록, 당해 셀(2A)에 잉크를 토출하는 노즐(3030)마다의 액적 체적을 조정한다. 이와 같이, 실제로 잉크가 도포된 셀(2A)마다의 액적 체적의 관찰 결과에 의거하여, 노즐(3030)마다의 액적 체적을 조정함으로써, 셀(2A) 간의 액적 체적의 편차를 억제할 수 있다. 그 결과, 디스플레이 패널의 발광 불균일을 억제할 수 있다.
본 개시의 일 양태의 인쇄 방법 및 인쇄 장치에 의하면, 디스플레이 패널의 발광 불균일을 억제할 수 있다.
산업상 이용가능성
본 개시의 인쇄 장치 및 인쇄 방법은, 픽셀 뱅크에 인쇄하여 디스플레이 패널을 제조하는 경우에 있어서도, 발광 불균일을 억제할 수 있어, 디스플레이 패널 제조에 적용할 수 있다.
1 라인 뱅크
2 픽셀 뱅크
2A, 5007A 셀
15 제어 장치
20 잉크젯 테이블
30 잉크젯 헤드
40 액적 관찰 장치
50 도포 불균일 관찰 장치
60 잉크 팬(접시 형상 용기)
101 노즐
150 CPU
151 기억 수단
152 입력 수단
153 표시 수단(디스플레이)
200 기대
201A, 201B, 202A, 202B 스탠드
203A, 203B 가이드 샤프트
204A, 204B 리니어 모터
204A, 204B, 205A, 205B 리니어 모터
210A, 210B 갠트리부
211A, 211B 가이드 홈
213 제어부
220A, 220B 이동체
221A, 221B 서보 모터
300 제어부
301 헤드부
302 본체부
304 서보 모터
310, 315 액적
311, 312, 313, 316 도포막
320 더미 액적
321 액적
400 제어부
401 고정대
402 액적 관찰 카메라(CCD 카메라)
403 줌 렌즈
404 케이블
500 제어부
501 촬영 유닛
1000 인쇄 장치
3010, 3010a, 3010b, 3010c 압전 소자
3020, 3020a, 3020b, 3020c 액실
3030, 3030a, 3030b, 3030c 노즐
3040 진동판
5001 조명
5002 카메라
5003 렌즈
5004 원주 렌즈
5005 로드 조명
5006 디스플레이 패널
5007 뱅크 패턴
5008 도포막
5010 기판
5011 카메라
ST 고정 스테이지

Claims (18)

  1. 디스플레이 패널의 복수의 셀에 잉크를 도포하는 인쇄 장치로서,
    상기 셀마다 복수씩 할당된 노즐을 갖는 잉크젯 헤드와,
    상기 복수의 셀 내의 잉크의 도포 상태를 관찰하는 카메라와,
    상기 카메라에 의한 관찰 결과에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차를 산출하고, 당해 도포량의 차가 작아지도록, 상기 복수의 셀에 잉크의 액적을 토출하는 노즐마다의 액적의 체적을 조정하는 제어 장치를 구비하는, 인쇄 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 카메라는, 상기 셀 내의 잉크의 용매가 건조되기 전에 상기 도포 상태를 관찰하는, 인쇄 장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 카메라에 있어서의 관찰 결과를 나타내는 화상 데이터와 상기 셀 내의 잉크의 도포량의 관계를 나타내는 셀 도포량 산출용 데이터를 갖고, 상기 카메라로부터 취득한 상기 관찰 결과를 나타내는 화상 데이터와, 상기 셀 도포량 산출용 데이터에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차를 산출하는, 인쇄 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 셀은 사각형이며,
    상기 셀 도포량 산출용 데이터는, 상기 화상 데이터로부터 얻어지는 상기 셀에 있어서의 잉크의 도포 영역의 코너의 형상, 가로폭, 세로폭 및 콘트라스트 중 적어도 어느 하나와, 상기 셀 내의 잉크의 도포량의 관계를 나타내는, 인쇄 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라는, 상기 복수의 셀에 액적을 토출하는 노즐에 의해, 상기 디스플레이 패널에 있어서의 상기 복수의 셀 이외의 영역에 토출된 액적을, 상기 디스플레이 패널에 대향하는 위치로부터 관찰하고,
    상기 제어 장치는, 상기 디스플레이 패널에 대향하는 위치로부터 관찰된 상기 노즐마다의 액적의 면적에 의거하여, 당해 액적의 체적을 산출하고, 당해 산출한 액적의 체적에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차가 작아지도록, 상기 노즐마다의 액적의 체적을 조정하는, 인쇄 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 액적의 면적은, 착탄부터 관찰까지의 시간의 함수에 의해 보정하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 액적의 면적은, 착탄부터 관찰까지의 시간의 일차 함수로 보정하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 액적은, 2 이상의 행으로 나누어 인쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    인접하는 노즐로부터 인쇄되는 액적은, 상이한 행에 인쇄하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 액적 면적의 보정은, 행마다 행하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
  11. 청구항 5에 있어서,
    상기 액적 면적의 측정은, 잉크의 용매가 건조되기 전에 행하는 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
  12. 청구항 6 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액적 면적을 측정하기 위해 액적을 착탄하는 기판은, 표면이 발액(撥液)하는 기판인 것을 특징으로 하는 인쇄 장치.
  13. 청구항 5에 있어서,
    상기 잉크젯 헤드는, 상기 복수의 노즐을 각각 구동하는 압전 소자를 상기 노즐과 같은 수만큼 갖고,
    상기 제어 장치는, 상기 압전 소자의 인가 전압과, 상기 노즐로부터 토출되는 액적의 체적의 관계를 나타내는 전압 결정용 데이터를 갖고, 상기 화상 데이터와 상기 액적 높이 산출용 데이터에 의거하여 산출된 당해 액적의 체적과, 상기 전압 결정용 데이터에 의거하여, 상기 노즐마다의 액적의 체적을 조정할 때에 있어서의 상기 압전 소자에 인가하는 전압을 결정하고, 당해 결정한 전압을 상기 압전 소자에 인가하는, 인쇄 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 노즐마다의 상기 압전 소자에 인가하는 전압의 데이터를, 상기 잉크젯 헤드의 제어부에 배치된 메모리에 기입하는, 인쇄 장치.
  15. 청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 장치는, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 조정값을 산출하고, 당해 산출한 조정값과, 상기 노즐로부터 토출되는 액적의 체적의 조정 가능한 범위에 의거하여, 액적의 체적을 조정하는 노즐을 결정하는, 인쇄 장치.
  16. 청구항 1 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 셀마다 할당된 상기 복수의 노즐의 배치와, 각각의 노즐로부터 토출되는 원래의 액적의 체적의 설정값에 의거하여, 액적의 체적을 조정하는 노즐을 결정하는, 인쇄 장치.
  17. 디스플레이 패널의 셀마다 복수의 노즐을 할당하여 잉크를 도포하는 인쇄 방법으로서,
    복수의 셀 내의 잉크의 도포 상태를 관찰하고,
    상기 관찰의 결과에 의거하여, 상기 복수의 셀에 있어서의 잉크의 도포량의 차를 산출하고, 당해 도포량의 차가 작아지도록, 상기 복수의 셀에 잉크의 액적을 토출하는 노즐마다의 액적의 체적을 조정하는, 인쇄 방법.
  18. 기판 상에 착탄한 액적의 면적값을, 착탄하고 나서 관찰까지의 시간의 함수로 보정하고, 그 면적값을 노즐마다 균일해지도록 조정함으로써, 노즐마다의 액적의 체적을 조정하는, 인쇄 방법.
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