JP2004004915A - Device and method for manufacturing filter, method for manufacturing display device equipped with the filter, and device and method for ink jet patterning - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液晶表示装置等の表示装置に対して適用されるカラーフィルター等のフィルターを製造するためのフィルター製造装置とフィルター製造装置におけるインク重量測定方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電子機器、例えば、コンピュータや、携帯用の情報機器等の発達に伴い、液晶表示装置、特にカラー液晶表示装置の使用が増加している。この種の液晶表示装置は、表示画像をカラー化をするためにカラーフィルターを用いている。
【0003】
カラーフィルターは、基板を有しこの基板に対してR(赤)、G(緑)、B(青)のインクを所定のパターンで着弾することで形成することがある。このような基板に対しインクを着弾する方式としては、インクジェット方式が採用されている。
【0004】
インクジェット方式を採用すると、インクジェットのヘッドから所定量のインクをフィルターに対して吐出して着弾させるのであるが、この基板は、例えば、特開平8−271724号公報で開示されているように、XYステージに搭載している。このXYステージが基板をX方向とY方向に移動して、インクジェットヘッドからのインクが基板の所定の位置に着弾できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このようなカラーフィルターを製造する場合に、基板に対してR,G,Bのインクを適切量着弾して形成する必要がある。この場合に、R,G,Bインク滴の量は、インク滴の状態に応じて正確な量を適切に吐き出さないと、カラーフィルターに色むらを生じる。
【0006】
特開平9−101410号公報には、ノズルから吐き出され、カラーフィルターに着弾したインク滴を画像処理により形状測定し、透過率測定によりインク濃度を測定し、反射率測定により、インク濃度を測定し、しかもノズルから吐き出されたインク滴のレーザー光による飛行形状測定を行っている例がある。
【0007】
しかし、このようなインク滴の形状測定等を行うと、インクジェットヘッドの周辺の構造が複雑になるという問題がある。
【0008】
そこで本発明の課題を解消して、フィルターに対してインク滴を吐き出す前あるいは吐き出し作業途中において、インクジェットヘッドからのインク吐出量を重量測定して、インクジェットヘッドからのインク量を常時管理して、品質の良いフィルターを製造することができるフィルター製造装置とフィルター製造装置におけるインク重量測定方法を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のフィルターの製造装置は、基板に対してインクを着弾させることによりフィルターを製造するフィルター製造装置において、前記基板を保持するためのステージと、前記基板に対してインク滴を吐き出すインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニングユニットと、を具備し、前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、前記クリーニングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするフィルター製造装置である。
【0010】
本発明のフィルター製造装置は、基板に対してインクを着弾させることによりフィルターを製造するフィルター製造装置において、前記基板を保持するためのステージと、前記基板に対してインク滴を吐き出すインクジェットヘッドと、前記インクジェットヘッドの乾燥を防止するキャッピングユニットと、を具備し、前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、前記キャッピングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするフィルター製造装置である。
【0011】
本発明のフィルター製造方法は、インクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドの移動方向の所定の位置に形成されてなるクリーニングユニットとを有し、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを基板に着弾させることによりフィルターを製造する方法であって、前記インクジェットヘッドを前記クリーニングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニング工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、を具備することを特徴とするフィルター製造方法である。
【0012】
本発明のフィルター製造方法は、インクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドの移動方向の所定の位置に形成されてなるキャッピングユニットとを有し、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを基板に着弾させることによりフィルターを製造する方法であって、前記インクジェットヘッドを前記キャッピングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピング工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、を具備することを特徴とするフィルター製造方法である。
【0013】
本発明の表示装置の製造方法は、インクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドの移動方向の所定の位置に形成されてなるクリーニングユニットとを有し、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを基板に着弾させることにより製造されるフィルターを備えた表示装置の製造方法であって、前記インクジェットヘッドを前記クリーニングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニング工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、を具備することを特徴とするフィルターを備えた表示装置の製造方法である。
【0014】
本発明の表示装置の製造方法は、インクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドの移動方向の所定の位置に形成されてなるキャッピングユニットとを有し、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを基板に着弾させることにより製造されるフィルターを備えた表示装置の製造方法であって、前記インクジェットヘッドを前記キャッピングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピング工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、を具備することを特徴とするフィルターを備えた表示装置の製造方法である。
【0015】
本発明のインクジェットパターニング装置は、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴を基板に着弾させ、パターニングを行うインクジェットパターニング装置において、前記基板を保持するためのステージと、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニングユニットと、を具備し、前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、前記クリーニングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするインクジェットパターニング装置である。
【0016】
本発明のインクジェットパターニング装置は、インクジェットヘッドから吐出されるインク滴を基板に着弾させ、パターニングを行うインクジェットパターニング装置において、前記基板を保持するためのステージと、前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピングユニットと、を具備し、前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、前記キャッピングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするインクジェットパターニング装置である。
【0017】
本発明のインクジェットパターニング方法は、インクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドの移動方向の所定の位置に形成されてなるクリーニングユニットとを有し、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを基板に着弾させることによりインクジェットパターニングを行う方法であって、前記インクジェットヘッドを前記クリーニングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニング工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、を具備することを特徴とするインクジェットパターニング方法である。
【0018】
本発明のインクジェットパターニング方法は、インクジェットヘッドと前記インクジェットヘッドの移動方向の所定の位置に形成されてなるキャッピングユニットとを有し、前記インクジェットヘッドから吐出されるインクを基板に着弾させることによりインクジェットパターニングを行う方法であって、前記インクジェットヘッドを前記キャッピングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピング工程と、前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、を具備することを特徴とするインクジェットパターニング方法である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0020】
図1は、本発明のフィルター製造装置の好ましい実施の形態の一部を示しており、図2は、図1のフィルター製造装置の一部を簡略化して示している。
【0021】
図1と図2に示すように、フィルター製造装置10の第1着色手段210、第2着色手段220、第3着色手段230は、概略的にはほぼ同様の構造を有し、ベース12、第1移動手段14、第2移動手段16、電子天秤(重量測定手段)18、インクジェットヘッド20、キャッピングユニット22、クリーニングユニット(クリーニング手段)24、コントローラ26等を有している。
【0022】
ベース(架台ともいう)12は、上述した第1移動手段14、第2移動手段16、電子天秤18、キャッピングユニット22、クリーニングユニット24等を収容する安全カバー28を備えており、作業者はこの安全カバー28の所定の部位の扉を開くことができるようになっている。
【0023】
コントローラ26はモニター30およびキーボード32、コンピュータ34等を備えている。
【0024】
ベース12の上には、第1移動手段14、電子天秤18、キャッピングユニット22、クリーニングユニット24および第2移動手段16が設定されている。ベース12の周囲にはロボット74と基板収容手段70が配置されている。
【0025】
第1移動手段14は、好ましくはベース12の上に直接設定されており、しかもこの第1移動手段14は、Y軸方向に沿って位置決めされている。
【0026】
これに対して第2移動手段16は、支柱16A、16Aを用いて、ベース12に対して立てて取り付けられており、しかも第2移動手段16は、ベース12の後部12Aにおいて取り付けられている。第2移動手段16の、X軸方向は、第1移動手段14のY軸方向とは直交する方向である。Y軸はベース12の前部12Bと後部12A方向に沿った軸である。これに対してX軸はベース12の左右方向に沿った軸であり、各々水平である。
【0027】
まず、図1と図2に示す第1移動手段14と、第2移動手段16について、図3を参照して説明する。
【0028】
図3は、第1移動手段14と、第2移動手段16及びインクジェットヘッド20等を示している。すでに述べたように、第2移動手段16の支柱16A,16Aは、ベース12の後部12A側に位置されている。
【0029】
図3の第1移動手段14は、ガイドレール40を有しており、第1移動手段14は、例えば、リニアモータを採用することができる。このリニアモータ形式の第1移動手段14のスライダー42は、ガイドレール40に沿って、Y軸方向に移動して位置決め可能である。
【0030】
スライダー42は、θ軸用のモータ44を備えている。このモータ44は、例えばダイジェクトドライブモータであり、モータ44のロータはテーブル46に固定されている。これにより、モータ44に通電することでロータとテーブル46は、θ方向に沿って回転してテーブル46をインデックス(回転割り出し)することができる。
【0031】
図3のテーブル46は、基板48を位置決めして、しかも保持するものである。テーブル46は、吸着保持手段50を有しており、吸着保持手段50が作動することにより、テーブル46の穴46Aを通して、基板48をテーブル46の上に吸着して保持することができる。基板48は、テーブル46の位置決めピン46Bにより、テーブル46の上に正確に位置決めすることができる。
【0032】
テーブル46は、インクジェットヘッド20が、インクを捨打ち或いは試し打ちするための捨打ちエリア52を有している。この捨打ちエリア52は、X軸方向に並行でテーブル46の後端部側に設けられている。
【0033】
次に、図3の第2移動手段16は、支柱16A,16Aに固定されたコラム16Bを有しており、このコラム16Bは、リニアモータ形式の第2移動手段16を有している。スライダー60は、ガイドレール62Aに沿ってX軸方向に移動して位置決め可能であり、スライダー60は、インク吐出手段としてのインクジェットヘッド20を備えている。
【0034】
インクジェットヘッド20は、揺動位置決め手段としてのモータ62,64,66,68を有している。モータ62を作動すれば、インクジェットヘッド20は、Z軸に沿って上下動して位置決め可能である。このZ軸はX軸とY軸に対して各々直交する方向(上下方向)である。
【0035】
モータ64を作動すると、インクジェットヘッド20は、β方向に沿って揺動して位置決め可能である。モータ66を作動すると、インクジェットヘッド20は、γ方向に揺動して位置決め可能である。モータ68を作動すると、インクジェットヘッド20は、α方向に揺動して位置決め可能である。
【0036】
このように、図3のインクジェットヘッド20は、スライダー60において、Z軸方向に直線移動して位置決め可能で、α、β、γに沿って揺動して位置決め可能であり、インクジェットヘッド20のインク吐出面20Pは、テーブル46側の基板48に対して正確に位置あるいは姿勢をコントロールすることができる。
【0037】
次に、図2と図4の平面図を参照して、第1移動手段14の基板の着脱作業位置Pと、基板を収容する基板収容手段72間における基板の着脱交換(ロードアンドロード)作業について説明する。
【0038】
基板のロードアンドロードは、基板給排出手段であるロボット74が行う。このロボット74は、図2と図4に示すように、例えばベース12の前方に位置されかつ基板収容手段70の前方に位置されている。
【0039】
基板収容手段70は、たとえば図2に示すように複数の基板48を収容しており、基板48を第1移動手段14の基板着脱作業位置Pと基板収容手段70の間でやりとりするようになっている。
【0040】
基板着脱作業位置Pはベースに関して第2移動手段16よりも前方に位置されており、基板着脱作業位置Pにおける基板48の着脱作業は、第2移動手段16とインクジェットヘッドの存在によっては邪魔されずに、ロボット74が自由に、かつ、効率よく行うことができる。すなわち、第2移動手段16とインクジェットヘッド20は、第1移動手段14の上方に位置され、しかもより好ましくは第2移動手段16は、ベース12の後部12Aに位置されており、これに対して、基板着脱作業位置Pは第1移動手段14のテーブル46付近であって、より好ましくはベース12の前部12Bに位置されているからである。
【0041】
このようにすることで、基板着脱作業位置Pと第2移動手段16の位置的に離すことができる。
【0042】
ロボット74の構造は、例えば図2に示すように、基台74A、中心軸部CL、第1アーム74B、第2アーム74Cを有し、第2アーム74Cは、例えば真空吸着パッド74Dを有している。ロボット74の真空吸着パッド74Dで基板48を吸着して、しかも第1アーム74B、第2アーム74Cを中心軸部CLに沿って回転し、かつ中心軸部CLをZ軸方向に上下動することで、基板収容手段70と、基板着脱作業位置Pの間で基板48のやりとりをスムーズかつ効率的に容易に行うことができる。
【0043】
図5は、図1と図2に示す第1着色手段210、第2着色手段220、第3着色手段230と、制御手段2000等を示している。
【0044】
図5において、すでに述べた第1着色手段210、第2着色手段220、第3着色手段230が、左側から右側に順番に配列されており、これらの間には、乾燥手段1000,1001,1002が配置されている。
【0045】
第1着色手段210の付近には基板収容手段70とロボット74が配置され、第2着色手段220の付近にはロボット74が配置され、第3着色手段230の付近にはロボット74が配置されている。
【0046】
乾燥手段1002の近くには別の基板収容手段70が配置されている。
【0047】
3つの第1着色手段ないし第3着色手段210,220,230は、制御手段2000によりインクの管理やその他の管理を行うことができるようになっている。
【0048】
第1着色手段210の制御盤80は、コンピュータ34に接続されており、コンピュータ34は、インク管理コントローラ98に接続されている。同様にして第2着色手段220の制御盤80はコンピュータ34を監視してインク管理コントローラ98に接続され、第3着色手段230の制御盤80は、コンピュータ34を監視してインク管理コントローラ98に接続されている。
【0049】
第1着色手段210のロボット74は、基板収容手段70からこれから製造しようとするカラーフィルターのための基板48を、第1着色手段210の基板の着脱作業位置P側に移動して、第1着色手段210はこの基板48に対して赤色のインク滴を吐き出して着弾させることができる。赤色のインク滴が着弾された基板48は、ロボット74が乾燥手段1000側に移動して、乾燥手段1000で乾燥させる。
【0050】
第2着色手段220のロボット74は、乾燥手段1000におかれた基板48を第2着色手段220の基板48の基板着脱作業位置Pまで搬送して、第2着色手段220は緑色のインク滴を吐出して基板48に着弾させる。その後、ロボット74は基板48を第2着色手段220から乾燥手段1001に移す。
【0051】
次のロボット74は、乾燥手段1001の上に基板48を、第3着色手段230の基板48の基板着脱作業位置Pに移す。第3着色手段230は青色のインク滴を基板48に吐出して着弾させる。
【0052】
これにより基板48の上には、順に赤色、緑色、青色のインクが形成され、これによりカラーフィルターが作られる。そしてロボット74は、第3着色手段230から基板48を乾燥手段1002に移す。乾燥手段1002の上の乾燥した基板48は、別のロボット74により基板収容手段70に収容されることになる。
【0053】
このようにして、乾燥手段1000,1001,1002は、第1着色手段210、第2着色手段220、第3着色手段230でそれぞれ着色されたインク赤色、緑色、青色のインク滴をその都度乾燥させることができ、基板48の移動中にこのような乾燥処理を行うことで、カラーフィルターの製造効率を高め、カラーフィルターにおけるインクの飛散等の不都合をさけることができる。
【0054】
図6は、図5の制御手段2000の内部構造のより詳しい例を示しており、図6に示すのは、第1着色手段210あるいは第2着色手段220あるいは第3着色手段230のそれぞれに別個に設けられているシステムである。図6の制御手段2000の個別のシステムは、図7に示すように第1着色手段210、第2着色手段220、第3着色手段230にそれぞれ適用できるように組むことができる。
【0055】
図6と図7において、コンピュータ34は、ベース12側の制御盤80に接続されている。制御盤80は、ベース12の中に配置されており、その制御盤80に対して第1移動手段14(リニアモータ)、第2移動手段16(リニアモータ)及びθ軸用のモータ44が接続されている。また、インクジェットヘッド20に関連する図3に示すモータ62,64,66,68が制御盤80に接続されている。第1移動手段14と、θ軸モータ44は、制御盤80からの指令により作動してカラーフィルター製造用の基板48を搭載したテーブル46をY軸方向に移動し、かつ、θ方向にインデックスする。
【0056】
第2移動手段16の4つのモータ62,64,66,68は、制御盤80からの指令により作動してインクジェットヘッド20を、テーブル46の上の基板48に対して姿勢制御するようになっている。
【0057】
また、図4で示した基板給排出手段であるロボット74は、たとえば図6のようにコンピュータ34の指令により動作の制御ができる。
【0058】
つぎに、インクジェットヘッド20の構造例について、図6と図8を参照して説明する。
【0059】
インクジェットヘッド20は、たとえば、ピエゾ素子(圧電素子)を用いたヘッドであり、図8(A)に示すように本体90のインク吐出面20Pには、複数のノズル91が形成されている。これらのノズル91に対してそれぞれピエゾ素子92が設けられている。
【0060】
図8(B)に示すようにピエゾ素子92は、ノズル91とインク室93に対応して配置されている。そしてこのピエゾ素子92に対して図8(C)に示すように印加電圧Vhを印加することで、図8(D),(F)及び(E)に示すようにして、ピエゾ素子92を矢印Q方向に伸縮させることで、インクを加圧して所定量のインク滴99をノズル91から吐出させるようになっている。
【0061】
図6のインクジェットヘッド20は、インク供給部97に接続されており、このインク供給部97からインクが図8のインク室93に供給される。インク供給部97には、温度計96と粘度計95が接続されている。温度計96と粘度計95は、インク供給部97内に収容されているインクの温度および粘度を計測して、そのインクの状態のフィードバック信号S1,S2としてインク管理コントローラ98に供給する。
【0062】
インク管理コントローラ98は、インクの状態のフィードバック信号S1,S2に基づいて、コンピュータ34に対してインクの温度や粘度の状態を制御用の情報として与える。コンピュータ34は、制御盤80を通して、ピエゾ素子駆動回路101に対してピエゾ素子駆動信号S3を送る。ピエゾ素子駆動回路101は、このピエゾ素子駆動信号S3に基づいて、図8のピエゾ素子92に対してその時のインクの温度や粘度に応じた印加電圧Vhを供給することで、インクの温度や粘度に応じて所定量のインク滴99を吐出すことができる。
【0063】
つぎに、図9〜図11を参照して、基板に対してインクを供給することで、カラーフィルタを製造する例について説明する。
【0064】
図9の基板48は、透明基板であり適度の機械的強度と共に光透過性の高いものを用いる。基板48としては、例えば、透明ガラス基板、アクリルガラス、プラスチック基板、プラスチックフィルム及びこれらの表面処理品等が適用できる。
【0065】
たとえば、図10に示すように長方形形状の基板48上に、生産性をあげる観点から複数個のカラーフィルター領域105をマトリックス状に形成する。これらのカラーフィルター領域105は、後でガラス48を切断することで、液晶表示装置に適合するカラーフィルターとして用いることができる。
【0066】
カラーフィルター領域105には、たとえば図10に示すように、RのインクとGのインクおよびBのインクを所定のパターンで形成して配置している。この形成パターンとしては、図8に示すように従来公知のストライプ型のほかに、モザイク型やデルタ型あるいはスクウェアー型等がある。
【0067】
図9は、基板48に対して図8のカラーフィルター領域105を形成する工程の一例を示している。
【0068】
図9(a)では、透明の基板48の一方の面に対して、ブラックマトリックス110を形成したものである。カラーフィルターの基礎となる基板48の上には、光透過性のない樹脂(好ましくは黒色)を、スピンコート等の方法で、所定の厚さ(たとえば2μm程度)に塗布して、フォトリソグラフィー法等の方法でマトリックス状にブラックマトリックス110を設ける。ブラックマトリックス110の格子で囲まれる最小の表示要素がフィルターエレメントといわれており、たとえばX軸方向の巾30μm、Y軸方向の長さ100μm程度の大きさの窓である。
【0069】
ブラックマトリックス110を形成した後は、たとえば、ヒータにより熱を与えることで、基板48の上の樹脂を焼成する。
【0070】
図9(b)に示すように、インク滴99は、フィルターエレメント112に着弾する。インク滴99の量は、加熱工程におけるインクの体積減少を考慮した充分な量である。
【0071】
図9(c)の加熱工程では、カラーフィルター上のすべてのフィルターエレメント112に対してインク滴99が充填されると、ヒータを用いて加熱処理を行う。基板48は、所定の温度(例えば70℃程度)に加熱する。インクの溶媒が蒸発すると、インクの体積が減少する。体積減少の激しい場合には、カラーフィルターとして充分なインク膜の厚みが得られるまで、インク吐出工程と、加熱工程とを繰り返す。この処理により、インクの溶媒が蒸発して、最終的にインクの固形分のみが残留して膜化する。
【0072】
図9(d)の保護膜形成工程では、インク滴99を完全に乾燥させるために、所定の温度で所定時間加熱を行う。乾燥が終了するとインク膜が形成されたカラーフィルターの基板48の保護及びフィルター表面の平坦化のために、保護膜120を形成する。この保護膜120の形成には、たとえば、スピンコート法、ロールコート法、リッピング法等の方法を採用することができる。
【0073】
図9(e)の透明電極形成工程では、スパッタ法や真空吸着法等の処方を用いて、透明電極130を保護膜120の全面にわたって形成する。
【0074】
図9(f)のパターニング工程では、透明電極130は、さらにフィルターエレメント112の開口部に対応させた画素電極にパターニングされる。
【0075】
なお、液晶表示パネルの駆動にTFT(Thin Film Transistor)等を用いる場合ではこのパターニングは不用である。
【0076】
つぎに、図2にもどり、電子天秤18、クリーニングユニット24およびキャッピングユニット22とアライメント用カメラ23について簡単に説明する。
【0077】
電子天秤18は、インクジェットヘッド20のノズルから吐出されたインク滴99(図8参照)の一滴の重量を測定して管理するために、例えば、インクジェットヘッド20のノズル91から、2000滴分のインク滴99を受ける。電子天秤18は、この2000滴のインク滴99の重量を2000の数字で割ることにより、一滴のインク滴99の重量を正確に測定することができる。このインク滴99の測定量に基づいて、インクジェットヘッド20からの吐出するインク滴99の量を最適にコントロールする。
【0078】
クリーニングユニット24は、インクジェットヘッド20の図8に示すノズル91等のクリーニングをフィルター製造中や待機時に定期的にあるいは随時に行うことができる。キャッピングユニット22は、図3のインクジェットヘッド20のインク吐出面20Pが乾燥しないようにするために、フィルターを製造しない待機時にこのインク吐出面20Pにキャップをかぶせるものである。
【0079】
インクジェットヘッド20が、第2移動手段16により、X軸方向に移動することで、インクジェットヘッド20を電子天秤18、クリーニングユニット24あるいはキャッピングユニット22の上部に選択的に位置決めさせることができる。つまり、フィルター製造作業の途中であっても、インクジェットヘッド20をたとえば電子天秤18側に移動すれば、インク滴の重量を測定できる。またインクジェットヘッド20をクリーニングユニット24上に移動すれば、インクジェットヘッド20のクリーニングを行うことができる。インクジェットヘッド20をキャッピングユニット22の上に移動すれば、インクジェットヘッド20のインク吐出面20Pにキャップを取り付けて乾燥を防止する。
【0080】
アライメント用カメラ23は、基板48にあらかじめ形成されているアライメントマークを検出して、基板48の位置を検知するものである。
【0081】
つぎに、図11を参照して、図示したフィルターの製造装置の動作例について説明する。
【0082】
図11のステップST1では、図2のロボット74の真空吸着パッド74Dが、基板収容手段70の新しい基板48を吸着して、ベース12の着脱作業位置Pに搬送する。つまり、基板48が第1移動手段14のテーブル46の上に給材される。この基板48は、図3の位置決めピン46Bに対して突き当てられることで、基板48は、テーブル46に対して位置決めされる。しかも、モータ44が作動して、基板48の端面がY軸方向に並行になるように設定する。以上が図9のステップST2、ステップST3の基板の位置決めおよび基板アライメントである。
【0083】
そしてコンピュータ34は、アライメント用カメラ23からの情報と図2の観察カメラ27からの等の情報に基づいて、インクを吐出する作業の開始位置を図8のステップST4において計算する。
【0084】
一方、図11のステップST5では、インクジェットヘッド20がX軸方向に沿って移動して、電子天秤18の上部に位置される。そして、図11のステップST6,ST7,ST8で示すようにパラメータのロード、指定ノズルの選択および電子天秤18のカウンターをクリアする。そして、ステップST9にて指定滴数(指定のインク滴の数)の吐出を行う。これにより、図2の電子天秤18は、たとえば2000滴のインクの重量を計測して、インク滴1滴当たりの重量を計算する。
【0085】
図11のステップST20では、インク滴の一滴当たりの重量が予め定められている適正範囲に入っているかどうかを判断し、適正な場合にはステップST12に移る。
【0086】
そのようなインク滴1滴の重量計算を測定対象のインクジェットヘッド20の全ノズルに対して、図11のステップST10,ST11およびST12を経て終了すると、図11のステップST13で描画開始位置に図3のインクジェットヘッド20が、X軸方向に沿って移動し、基板48は、第1移動手段14よりY軸方向に適宜に移動して位置決めされると共にインクジェットヘッド20は、第2移動手段16によりX軸方向に適宜移動して位置決めされる。
【0087】
一方、ステップST20において、インク滴一滴当たりの重量が予め定められた適正範囲にない場合には、ステップST21に移り、そのインク滴の重量が修正可能な範囲かを判断する。
【0088】
このようなインク滴の重量の適正範囲とその重量の修正可能な範囲かどうかの判断等は、たとえば図7に示すコンピュータ34が行う。
【0089】
ステップST22において、図6のコンピュータ34は、インクの状態のフィードバック信号S1,S2の信号に基づいて得られるインク管理コントローラ12からの信号により、インクの状態を判断し、コンピュータ34は該当する第1着色手段210ないし230のいずれかあるいはすべての制御盤80に対してそれぞれ別々の制御信号を送ることで、制御信号が送られた制御盤80は、図6に示すピエゾ素子駆動信号S3をピエゾ素子駆動回路101に対して供給する。これにより、ピエゾ素子駆動回路101はインクジェットヘッド20の図8に示すピエゾ素子92に対して、インクジェットヘッド20の状態のフィードバック信号S1,S2に応じた所定の印加電圧を供給する。つまり図11のステップST22に示すように圧電素子であるピエゾ素子の駆動波形の調整を行う。図12と図13は圧電素子であるピエゾ素子の駆動波形である印加電圧の調整例を示している。
【0090】
図13(A)のように、たとえば印加電圧の電圧を変化させることにより、圧電素子であるピエゾ素子の歪み量をコントロールすることができる。あるいは図13(B)のように印加電圧の周波数を変化させることにより、圧電素子であるピエゾ素子の歪み速度をコントロールして、インクの粘度による負荷力とバランスをとるのである。
【0091】
図12では、図6のピエゾ素子駆動回路101からピエゾ素子に供給される印加電圧Vhの一例を示しており、印加電圧Vhの初期設定駆動波形Iに対して、インクの吐出量が少ない場合にはそのための駆動波形I1のように印加電圧値を増大させる。これに対してインクの吐出量が多い場合には、初期設定駆動波形Iに対して電圧値の小さい駆動波形I2を供給する。この場合には、波形時間tは同じである。図12の例は、図13(A)に示すように印加電圧Vhの電圧を変化させた場合であり、圧電素子の歪み量をコントロールしている。
【0092】
次に、図11のステップST14,ST15で基板上の全ての図8に示すように複数のカラーフィルター領域105をたとえばストライプ型で形成する。
【0093】
図1ないし図3のフィルター製造装置10の第1着色手段210、第2着色手段220、第3着色手段230のインクジェットヘッド20は好ましくはR(赤)、あるいはG(緑)、B(青)のいずれか一色を吐出するようにしている。
【0094】
図5に示すように第1着色手段210が、基板48に対して赤色のインクを単独で着色し、そして第2着色手段220が緑色のインクを基板48に対して着色し、第3着色手段230が基板48に対して青色のインクを着色する。つまり、第1着色手段、第2着色手段、第3着色手段、210,220,230に対して順番に基板48が通過して行くと、基板48に対して最初赤色のインクが着色されて、その次に緑色のインクが着色されそして最後に青色のインクが着色されてカラーフィルター領域を作ることができる。そしてこのような基板48の移動中には、基板48は乾燥手段1000,1001,1002を通過することから、着色されたインクをその場で乾燥できる。したがって、カラーフィルターの製造効率を乾燥しながら高めることができ、着色したインクが未乾燥で他の部分に移って着色してしまうというような問題も生じない。
【0095】
また、図11ないし図13で示したように、赤色のインク滴、緑色のインク滴、青色のインク滴のそれぞれのインク滴の状態において、印加電圧を供給する制御手段は、別個にそれらのインク滴の状態に応じて、第1着色手段、第2着色手段、第3着色手段のそれぞれのインクジェットヘッド20の駆動素子に印加電圧を供給することができる。このようなことから、それぞれのインク滴を最適な状態にして、第1着色手段ないし第3着色手段において、各色のインク量を正しくして、かつ効率よく基板48に対して着弾して形成して行くことができる。
【0096】
そして、各色のインクの一滴のインク滴の重量を適宜監視しながらカラーフィルターの製造を行う場合に、印加電圧の値、すなわち電圧値を変えたり、あるいは周波数を変えることにより、カラーフィルター製造中に適正なインク吐出量が出せる状態を保持することができる。
【0097】
インクジェットヘッド20は、第2移動手段16によりX軸方向に単独で移動して位置決め可能であるので、インクジェットヘッド20を図2のクリーニングユニット24でクリーニングしてメンテナンスしたり、あるいはキャッピングユニット22でキャップを付けたり、そして電子天秤18でインク滴の重量を測定する作業を、カラーフィルター形成作業時の途中で適宜行うことができる。つまりインクジェットヘッド20は、クリーニングユニット24、キャッピングユニット22あるいは電子天秤18側の上空にX軸方向に単独で送ることができる。このことから、カラーフィルターの製造動作を休止せずにインクジェットヘッド20のメンテナンスやインク滴の重量測定等を容易にかつスムーズに効率よく行うことができる。
【0098】
また、基板着脱作業位置Pが、インクジェットヘッド20と第2移動手段16の前方側に位置しており、第2移動手段16は第1移動手段14からはなれた上方にあるので、基板48の着脱作業は、この第2移動手段16やインクジェットヘッド20に邪魔されずに簡単に行うことができる。このためにインクジェットヘッド20の位置等に制約されることなく、基板48の交換をスムーズに、かつ、容易に効率良く行うことができる。
【0099】
本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。
【0100】
本発明のフィルター製造装置は、たとえば液晶表示装置用のカラーフィルターの製造に限定されるものではなく、たとえば、EL(エレクトロルミネッセンス)表示素子に応用が可能である。EL表示素子は、蛍光性の無機および有機化合物を含む薄膜を、陰極と陽極とで挟んだ構成を有し、前記薄膜に電子および正孔(ホール)を注入して再結合させることにより励起子(エキシトン)を生成させ、このエキシトンが失活する際の光の放出(蛍光・燐光)を利用して発光させる素子である。こうしたEL表示素子に用いられる蛍光性材料のうち、赤、緑および青色の発光色を呈する材料を本発明の製造装置を用いて、TFT等の素子基板上にインクジェットパターニングすることで、自発光フルカラーEL表示素子を製造することができる。本発明におけるフィルターの範囲にはこのようなEL表示素子の基板をも含むものである。
【0101】
本発明のフィルター製造装置は、EL材料が付着しやすいように、樹脂レジスト、画素電極および下層となる層の表面に対し、プラズマ、UV処理、カップリング等の表面処理を行う工程を有するものであってもよい。
【0102】
そして、本発明のカラーフィルター製造装置を用いて製造したEL表示素子は、セグメント表示や全面同時発光の静止画表示、例えば絵、文字、ラベル等といったローインフォメーション分野への応用、または点・線・面形状をもった光源としても利用することができる。さらに、パッシブ駆動の表示素子をはじめ、TFT等のアクティブ素子を駆動に用いることで、高輝度で応答性の優れたフルカラー表示素子を得ることが可能である。
【0103】
さらに、本装置のインクジェットパターニング技術に金属材料や絶縁材料を供すれば、金属配線や絶縁膜等のダイレクトな微細パターニングが可能となり、新規な高機能デバイスの作製にも応用できる。
【0104】
また、図示したフィルター製造装置のインクジェットヘッド20は、R.G.Bの内の1つの種類のインクを吐出することができるようになっているが、この内の2種類あるいは3種類のインクを同時に吐出することももちろんできる。
【0105】
また、フィルター製造装置10の第1移動手段14と第2移動手段16はリニアモータを用いているがこれに限らず他の種類のモータやアクチュエータを用いることもできる。
【0106】
本発明の実施の形態においては、図5において第1着色手段、第2着色手段、第3着色手段の順番に配列しており、赤色、緑色、青色の順番でインクを基板48に対して吐出するようになっているが、これに限らずこの順番を入れ換えることができる。
【0107】
本発明の実施の形態においては、インクジェットヘッドを使用したこのカラーフィルターの製造装置において、インクジェットヘッドからのインク滴の吐き出しを行う際に、インクジェットヘッドからのインク滴の吐き出し作業前、あるいは吐き出し作業途中において、インク滴の吐き出し量の重量測定を重量測定手段で行うようになっている。これにより、インク滴の吐き出し量、すなわちインク塗布量にバラツキが少なくなるように、インク滴の重量からインク滴の吐き出し量を制御することができ、色むらの少ない品質のよいカラーフィルターを得ることができる。従来のような画像処理を行ってインク滴の状態を測定したり、透過率を測定や反射測定によりインク濃度を測定したり、レーザ光によるインク滴の飛行形状測定等をする必要がなく、本発明の実施の形態においては、インク滴の重量測定するだけで、インク滴の吐き出し量(重量)の管理を常時もしくは必要なときに行うことができる。
【0108】
本発明の実施の形態においては、電子天秤によりインク滴の重量を測定しているが、これに限らず電子天秤以外の方式でも重量測定を行うことができる。また、インク滴の重量測定をする場合に、たとえば電子天秤により受けるインク滴の数は1滴ないし10000滴を天秤の受け皿で受けて測定し、それをインク滴の数で割るようにしても勿論構わない。また、インクジェットヘッドの一つのノズル単位でもあるいは普通のノズル単位でも、あるいは赤、緑、青の各色のインクジェットヘッドの単位においても、インク滴の重量測定を行うことはできる。
【0109】
また、重量測定する時期としては、一つのカラーフィルターを製造する時であっても、一つのカラーフィルターが集合した基板の1枚分であっても、あるいは1回インクジェットヘッドがスキャンするにおいても行うことができる。
【0110】
電子天秤の受け皿の形状は、たとえば円形状であっても四角形状であってもよい。また、電子天秤により重量が正確に測定できるのであれば、カラーフィルターの幅分に相当する幅の受け皿の大きさを設定してもよい。
【0111】
【発明の効果】
請求項1の発明では、フィルターの基板に対して、インクを吐出する作業前あるいは吐出作業中において、インクジェットヘッドからのインク吐出量を重量測定して、インクジェットヘッドからのインク滴の重量を管理することができる。これにより、インク吐き出しを安定させて、インク塗布量にバラツキが少なくなり、その結果色むらの少ない品質の良いフィルターを得ることができる。
【0112】
請求項2の発明のフィルター製造装置では、駆動素子はピエゾ素子であり、制御手段は、パルス状の印加電圧の周波数を変えることで駆動素子の歪み速度を制御するようになっている。これにより、制御手段は、インク滴の重量に基づいて、パルス状の印加電圧の周波数を変えることで駆動素子の歪み速度を制御すれば、適正な量のインク滴を吐き出すことができる。
【0113】
請求項3の発明のフィルター製造装置では、駆動素子はピエゾ素子であり、制御手段はパルス状の印加電圧の電圧を変えることで駆動素子の歪み量を制御するようになっている。これにより、制御手段は、インク滴の重量に基づいて、パルス状の印加電圧の電圧の大きさを変えることで駆動素子の歪み量を制御して、インク滴の適正な量を吐き出すことができる。
【0114】
請求項4の発明では、重量測定手段は、インクジェットヘッドから複数のインク滴を決定、その複数のインク滴の重量をインク滴の数で割ることで、1滴のインク滴の重量を算出するようになっている。これにより、1滴のインク滴の重量を正確に測定することができる。
【0115】
請求項5の発明のフィルター製造装置では、重量測定手段は、カラーフィルターを製造する際に基板に対しインクジェットヘッドから吐き出される赤、緑、青の1滴のインク滴について重量を算出する。これにより、カラーフィルターを製造する際、赤、緑、青の1滴のインク滴の重量をそれぞれ別個に算出することができる。
【0116】
請求項6の発明は、フィルターの基板に対して、インクを吐出する作業前あるいは吐出作業途中において、インクジェットヘッドからのインク吐出量を重量測定して、インクジェットヘッドからのインク滴の重量を管理することができる。これにより、インク吐き出しを安定させて、インク塗布量にバラツキが少なくなり、その結果色むらの少ない品質の良いフィルターを得ることができる。
【0117】
請求項7の発明のフィルター製造装置では、駆動素子はピエゾ素子であり、制御手段は、パルス状の印加電圧の周波数を変えることで駆動素子の歪み速度を制御するようになっている。これにより、制御手段は、インク滴の重量に基づいて、パルス状の印加電圧の周波数を変えることで駆動素子の歪み速度を制御すれば、適正な量のインク滴を吐き出すことができる。
【0118】
請求項8の発明のフィルター製造装置では、駆動素子はピエゾ素子であり、制御手段はパルス状の印加電圧の電圧を変えることで駆動素子の歪み量を制御するようになっている。これにより、制御手段は、インク滴の重量に基づいて、パルス状の印加電圧の電圧の大きさを変えることで駆動素子の歪み量を制御して、インク滴の適正な量を吐き出すことができる。
【0119】
請求項9の発明では、重量測定手段は、インクジェットヘッドから複数のインク滴を決定、その複数のインク滴の重量をインク滴の数で割ることで、1滴のインク滴の重量を算出するようになっている。これにより、1滴のインク滴の重量を正確に測定することができる。
【0120】
請求項10の発明のフィルター製造装置では、重量測定手段は、カラーフィルターを製造する際に基板に対しインクジェットヘッドから吐き出される赤、緑、青の1滴のインク滴について重量を算出する。これにより、カラーフィルターを製造する際、赤、緑、青の1滴のインク滴の重量をそれぞれ別個に算出することができる。
【0121】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフィルター製造装置の好ましい実施の形態を詳しく示す図。
【図2】図1のフィルター製造装置をよりわかりやすく示す図。
【図3】図2のフィルター製造装置の第1移動手段と第2移動手段、インクジェットヘッドと基板等を示す斜視図。
【図4】第1移動手段、第2移動手段、ロボット、基板収容手段等を示す平面図。
【図5】本発明のフィルター製造装置の全体構成図を示す平面図。
【図6】コンピュータと制御盤および各種制御対象等を示す図。
【図7】制御手段内の各要素を示すブロック図。
【図8】インクジェットヘッドの構造を示す図。
【図9】基板を用いてカラーフィルターを製造する一例を示す図。
【図10】基板と基板上のカラーフィルター領域の一部を示す図。
【図11】フィルター製造装置の動作例を示す図。
【図12】ピエゾ素子に与える印加電圧の電圧値を変えて制御する例を示す図。
【図13】印加電圧の電圧の変化と周波数の変化の例を示す図。
【符号の説明】
14・・・第1移動手段
16・・・第2移動手段
18・・・電子天秤(重量測定手段)
20・・・インクジェットヘッド
46・・・テーブル
48・・・基板
74・・・ロボット(基板給排出手段)
210・・・第1着色手段
220・・・第2着色手段
230・・・第3着色手段
1000,1001,1002・・・乾燥手段
2000・・・制御手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a filter manufacturing device for manufacturing a filter such as a color filter applied to a display device such as a liquid crystal display device, and an ink weight measuring method in the filter manufacturing device.
[0002]
[Prior art]
With the development of electronic devices such as computers and portable information devices, the use of liquid crystal display devices, especially color liquid crystal display devices, is increasing. This type of liquid crystal display device uses a color filter to color a display image.
[0003]
The color filter has a substrate, and may be formed by landing R (red), G (green), and B (blue) inks on the substrate in a predetermined pattern. As a method of landing ink on such a substrate, an ink jet method is employed.
[0004]
When the ink jet system is adopted, a predetermined amount of ink is ejected from a head of the ink jet to a filter and landed thereon. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Mounted on stage. The XY stage moves the substrate in the X direction and the Y direction so that the ink from the inkjet head can land on a predetermined position on the substrate.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when manufacturing such a color filter, it is necessary to form R, G, and B inks on a substrate by landing in appropriate amounts. In this case, if the exact amount of the R, G, and B ink droplets is not properly ejected in accordance with the state of the ink droplets, color unevenness occurs in the color filter.
[0006]
JP-A-9-101410 discloses that the shape of an ink droplet ejected from a nozzle and landed on a color filter is measured by image processing, the ink density is measured by transmittance measurement, and the ink density is measured by reflectance measurement. In addition, there is an example in which the flight shape of an ink droplet ejected from a nozzle is measured by laser light.
[0007]
However, when such an ink droplet shape measurement is performed, there is a problem that the structure around the ink jet head becomes complicated.
[0008]
Therefore, to solve the problem of the present invention, before ejecting ink droplets to the filter or during the ejection operation, the ink ejection amount from the inkjet head is weighed, and the ink amount from the inkjet head is constantly managed, An object of the present invention is to provide a filter manufacturing apparatus capable of manufacturing a high-quality filter and a method of measuring ink weight in the filter manufacturing apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The filter manufacturing apparatus of the present invention is a filter manufacturing apparatus that manufactures a filter by landing ink on a substrate, wherein a stage for holding the substrate, and an inkjet head that ejects ink droplets on the substrate. A cleaning unit for cleaning the inkjet head, wherein the stage is formed so as to be movable in a first direction with respect to the inkjet head, and the inkjet head is moved with respect to the first direction. The cleaning unit is formed so as to be movable in a second direction orthogonal to the first direction, and the cleaning unit is provided at a predetermined position in the second direction.
[0010]
The filter manufacturing apparatus of the present invention, in a filter manufacturing apparatus that manufactures a filter by landing ink on a substrate, a stage for holding the substrate, and an inkjet head that ejects ink droplets on the substrate, A capping unit that prevents drying of the inkjet head, wherein the stage is formed so as to be movable in a first direction with respect to the inkjet head, and the inkjet head is moved with respect to the first direction. The capping unit is formed so as to be movable in a second direction orthogonal to the first direction, and the capping unit is provided at a predetermined position in the second direction.
[0011]
The filter manufacturing method of the present invention includes an ink jet head and a cleaning unit formed at a predetermined position in the moving direction of the ink jet head, and forms a filter by landing ink ejected from the ink jet head on a substrate. A method of manufacturing, wherein the inkjet head is moved to a position where the cleaning unit is formed, a cleaning step of cleaning the inkjet head, and the inkjet head is moved to a position where the substrate is disposed. And an ink discharging step of discharging a predetermined amount of ink droplets.
[0012]
The filter manufacturing method of the present invention includes an ink-jet head and a capping unit formed at a predetermined position in the moving direction of the ink-jet head, and forms a filter by landing ink ejected from the ink-jet head on a substrate. A method of manufacturing, wherein the inkjet head is moved to a position where the capping unit is formed, a capping step of performing capping of the inkjet head, and the inkjet head is moved to a position where the substrate is disposed. And an ink discharging step of discharging a predetermined amount of ink droplets.
[0013]
A method for manufacturing a display device according to the present invention includes an ink jet head and a cleaning unit formed at a predetermined position in a moving direction of the ink jet head, and the ink ejected from the ink jet head lands on a substrate. A method of manufacturing a display device including a filter to be manufactured, wherein the inkjet head is moved to a position where the cleaning unit is formed, and a cleaning step of cleaning the inkjet head is performed. And an ink discharging step of discharging a predetermined amount of ink droplets to a position where is disposed, wherein the display device is provided with a filter.
[0014]
A method of manufacturing a display device according to the present invention includes an ink-jet head and a capping unit formed at a predetermined position in a moving direction of the ink-jet head, and the ink ejected from the ink-jet head lands on a substrate. A method for manufacturing a display device having a filter to be manufactured, wherein a capping step of moving the inkjet head to a position where the capping unit is formed and performing capping of the inkjet head; And an ink discharging step of discharging a predetermined amount of ink droplets to a position where is disposed, wherein the display device is provided with a filter.
[0015]
An ink jet patterning apparatus of the present invention is an ink jet patterning apparatus that lands ink droplets ejected from an ink jet head on a substrate and performs patterning. The stage is formed so as to be movable in a first direction with respect to the inkjet head, and the inkjet head is capable of moving in a second direction orthogonal to the first direction. Wherein the cleaning unit is provided at a predetermined position in the second direction.
[0016]
The inkjet patterning apparatus of the present invention is an inkjet patterning apparatus that lands ink droplets ejected from an inkjet head on a substrate and performs patterning, wherein a stage for holding the substrate and a capping unit that caps the inkjet head The stage is formed so as to be movable in a first direction with respect to the inkjet head, and the inkjet head is capable of moving in a second direction orthogonal to the first direction. Wherein the capping unit is provided at a predetermined position in the second direction.
[0017]
The inkjet patterning method of the present invention includes an inkjet head and a cleaning unit formed at a predetermined position in the moving direction of the inkjet head, and the inkjet patterning method is performed by landing ink ejected from the inkjet head on a substrate. Moving the inkjet head to a position where the cleaning unit is formed, and performing a cleaning step of cleaning the inkjet head, and moving the inkjet head to a position where the substrate is disposed. And an ink discharging step of discharging a predetermined amount of ink droplets.
[0018]
The inkjet patterning method of the present invention includes an inkjet head and a capping unit formed at a predetermined position in the moving direction of the inkjet head, and the inkjet patterning is performed by landing ink ejected from the inkjet head on a substrate. Moving the inkjet head to a position where the capping unit is formed, a capping step of performing capping of the inkjet head, and moving the inkjet head to a position where the substrate is disposed. And an ink discharging step of discharging a predetermined amount of ink droplets.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
FIG. 1 shows a part of a preferred embodiment of the filter manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 2 shows a simplified part of the filter manufacturing apparatus of FIG.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0022]
The base (also referred to as a gantry) 12 includes a
[0023]
The controller 26 includes a
[0024]
On the
[0025]
The first moving means 14 is preferably set directly on the
[0026]
On the other hand, the second moving means 16 is mounted upright on the base 12 using the
[0027]
First, the first moving means 14 and the second moving means 16 shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIG.
[0028]
FIG. 3 shows the first moving
[0029]
The first moving
[0030]
The slider 42 includes a
[0031]
The table 46 of FIG. 3 positions and holds the
[0032]
The table 46 has a discard
[0033]
Next, the second moving means 16 in FIG. 3 has a column 16B fixed to the
[0034]
The
[0035]
When the
[0036]
As described above, the
[0037]
Next, with reference to the plan views of FIGS. 2 and 4, a substrate loading / unloading operation (load and load) operation between the substrate mounting / dismounting operation position P of the first moving
[0038]
The loading and loading of the substrate is performed by a
[0039]
The substrate accommodating means 70 accommodates a plurality of
[0040]
The substrate attaching / detaching operation position P is located ahead of the second moving means 16 with respect to the base, and the attaching / detaching operation of the
[0041]
In this manner, the substrate attaching / detaching operation position P and the second moving
[0042]
The structure of the
[0043]
FIG. 5 shows the first coloring means 210, the second coloring means 220, the third coloring means 230, the control means 2000, and the like shown in FIGS.
[0044]
In FIG. 5, the first coloring means 210, the second coloring means 220, and the third coloring means 230, which have already been described, are arranged in order from left to right, with drying means 1000, 1001, and 1002 interposed therebetween. Is arranged.
[0045]
The
[0046]
Another substrate accommodating means 70 is arranged near the drying means 1002.
[0047]
The three first coloring means to the third coloring means 210, 220, and 230 can control ink and other management by the control means 2000.
[0048]
The
[0049]
The
[0050]
The
[0051]
Next, the
[0052]
As a result, red, green, and blue inks are sequentially formed on the
[0053]
In this manner, the drying units 1000, 1001, and 1002 dry the red, green, and blue ink droplets colored by the
[0054]
FIG. 6 shows a more detailed example of the internal structure of the control means 2000 of FIG. 5, and FIG. 6 shows the first coloring means 210 or the second coloring means 220 or the third coloring means 230 separately. It is a system provided in. The individual systems of the control means 2000 of FIG. 6 can be assembled so as to be applicable to the first coloring means 210, the second coloring means 220, and the third coloring means 230 as shown in FIG.
[0055]
6 and 7, the
[0056]
The four
[0057]
The operation of the
[0058]
Next, an example of the structure of the
[0059]
The
[0060]
As shown in FIG. 8B, the
[0061]
The
[0062]
The
[0063]
Next, an example of manufacturing a color filter by supplying ink to a substrate will be described with reference to FIGS.
[0064]
The
[0065]
For example, as shown in FIG. 10, a plurality of
[0066]
In the
[0067]
FIG. 9 shows an example of a process for forming the
[0068]
In FIG. 9A, a
[0069]
After the formation of the
[0070]
As shown in FIG. 9B, the
[0071]
In the heating step of FIG. 9C, when all the
[0072]
In the protective film forming step of FIG. 9D, heating is performed at a predetermined temperature for a predetermined time in order to completely dry the
[0073]
In the transparent electrode forming step of FIG. 9E, the
[0074]
In the patterning step of FIG. 9F, the
[0075]
This patterning is unnecessary when a TFT (Thin Film Transistor) or the like is used for driving the liquid crystal display panel.
[0076]
Next, returning to FIG. 2, the
[0077]
The
[0078]
The cleaning unit 24 can clean the
[0079]
The
[0080]
The alignment camera 23 detects the position of the
[0081]
Next, an operation example of the illustrated filter manufacturing apparatus will be described with reference to FIG.
[0082]
In step ST1 of FIG. 11, the vacuum suction pad 74D of the
[0083]
Then, the
[0084]
On the other hand, in step ST5 of FIG. 11, the
[0085]
In step ST20 of FIG. 11, it is determined whether or not the weight per ink drop falls within a predetermined appropriate range. If the weight is appropriate, the process proceeds to step ST12.
[0086]
When such weight calculation of one ink droplet is completed for all nozzles of the
[0087]
On the other hand, if it is determined in step ST20 that the weight per ink droplet is not within the predetermined appropriate range, the process proceeds to step ST21, where it is determined whether the weight of the ink droplet is within the correctable range.
[0088]
The
[0089]
In step ST22, the
[0090]
As shown in FIG. 13A, for example, by changing the voltage of the applied voltage, the amount of distortion of the piezoelectric element, which is a piezoelectric element, can be controlled. Alternatively, by changing the frequency of the applied voltage as shown in FIG. 13B, the strain rate of the piezoelectric element, which is a piezoelectric element, is controlled to balance the load with the viscosity of the ink.
[0091]
FIG. 12 shows an example of the applied voltage Vh supplied to the piezo element from the piezo
[0092]
Next, in steps ST14 and ST15 of FIG. 11, a plurality of
[0093]
The
[0094]
As shown in FIG. 5, the first coloring means 210 independently colors the
[0095]
In addition, as shown in FIGS. 11 to 13, in the state of each of the red ink droplet, the green ink droplet, and the blue ink droplet, the control unit that supplies the applied voltage separately controls the ink droplets. An applied voltage can be supplied to the driving elements of the inkjet heads 20 of the first coloring unit, the second coloring unit, and the third coloring unit according to the state of the droplet. For this reason, the respective ink droplets are made to be in an optimum state, and the first to third coloring units are formed so that the ink amounts of the respective colors are correct and land on the
[0096]
Then, when manufacturing a color filter while appropriately monitoring the weight of one ink drop of each color ink, by changing the value of the applied voltage, that is, changing the voltage value, or changing the frequency, during the manufacture of the color filter. A state in which an appropriate amount of ink can be output can be maintained.
[0097]
Since the
[0098]
Further, since the substrate attaching / detaching operation position P is located on the front side of the
[0099]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the claims.
[0100]
The filter manufacturing apparatus of the present invention is not limited to manufacturing a color filter for a liquid crystal display device, for example, and can be applied to, for example, an EL (electroluminescence) display element. An EL display element has a configuration in which a thin film containing a fluorescent inorganic or organic compound is sandwiched between a cathode and an anode, and electrons and holes are injected into the thin film and recombined to form excitons. (Exciton), and emits light by utilizing light emission (fluorescence / phosphorescence) when the exciton is deactivated. Of the fluorescent materials used in such EL display elements, a material that emits red, green, and blue luminescent colors is inkjet-patterned onto an element substrate such as a TFT using the manufacturing apparatus of the present invention, so that self-luminous full-color light is emitted. An EL display element can be manufactured. The range of the filter in the present invention includes the substrate of such an EL display element.
[0101]
The filter manufacturing apparatus of the present invention includes a step of performing a surface treatment such as plasma, UV treatment, and coupling on the surface of a resin resist, a pixel electrode, and a lower layer so that an EL material is easily attached. There may be.
[0102]
The EL display element manufactured using the color filter manufacturing apparatus of the present invention can be applied to a low-information field such as a segment display and a simultaneous image emission still image display, for example, a picture, a character, and a label, or a dot, line, or line. It can also be used as a light source having a planar shape. Further, by using an active element such as a TFT for driving, such as a passively driven display element, a full-color display element having high luminance and excellent responsiveness can be obtained.
[0103]
Furthermore, if a metal material or an insulating material is provided to the inkjet patterning technology of the present apparatus, direct fine patterning of a metal wiring, an insulating film, and the like can be performed, and the device can be applied to the production of a novel high-performance device.
[0104]
The
[0105]
Further, the first moving means 14 and the second moving means 16 of the filter manufacturing apparatus 10 use linear motors, but the present invention is not limited to this, and other types of motors and actuators can be used.
[0106]
In the embodiment of the present invention, the first coloring means, the second coloring means, and the third coloring means are arranged in this order in FIG. 5, and ink is ejected onto the
[0107]
In the embodiment of the present invention, in this color filter manufacturing apparatus using an ink jet head, when discharging the ink droplets from the ink jet head, before discharging the ink droplets from the ink jet head, or during the discharging operation In the above, the weight measurement of the ejection amount of the ink droplet is performed by the weight measuring means. This makes it possible to control the ejection amount of the ink droplet from the weight of the ink droplet so that the variation in the ejection amount of the ink droplet, that is, the variation in the amount of applied ink is reduced, and to obtain a good quality color filter with less color unevenness. Can be. There is no need to measure the state of ink droplets by performing conventional image processing, measure ink density by measuring transmittance or reflection, or measure the flight shape of ink droplets by laser light. In the embodiment of the present invention, the ejection amount (weight) of the ink droplet can be managed at all times or when necessary only by measuring the weight of the ink droplet.
[0108]
In the embodiment of the present invention, the weight of the ink droplet is measured by the electronic balance. However, the present invention is not limited to this, and the weight can be measured by a method other than the electronic balance. When measuring the weight of an ink drop, for example, the number of ink drops received by an electronic balance may be measured by receiving 1 to 10000 drops in a tray of the balance and dividing the number by the number of ink drops. I do not care. In addition, the weight measurement of ink droplets can be performed in a single nozzle unit of an inkjet head, a normal nozzle unit, or an inkjet head unit of each of red, green, and blue.
[0109]
In addition, the weight measurement may be performed when manufacturing one color filter, for one substrate on which one color filter is assembled, or even when the inkjet head scans once. be able to.
[0110]
The shape of the tray of the electronic balance may be, for example, circular or square. In addition, if the weight can be accurately measured by the electronic balance, the size of the pan having a width corresponding to the width of the color filter may be set.
[0111]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, before or during the operation of ejecting ink to the substrate of the filter, the amount of ink ejected from the inkjet head is weighed to manage the weight of ink droplets from the inkjet head. be able to. This stabilizes ink ejection, reduces variations in the amount of applied ink, and as a result, provides a high-quality filter with less color unevenness.
[0112]
In the filter manufacturing apparatus according to the second aspect of the present invention, the driving element is a piezo element, and the control means controls the distortion speed of the driving element by changing the frequency of the pulsed applied voltage. Accordingly, if the control means controls the distortion speed of the drive element by changing the frequency of the pulsed applied voltage based on the weight of the ink droplet, it is possible to eject an appropriate amount of the ink droplet.
[0113]
In the filter manufacturing apparatus according to the third aspect of the invention, the driving element is a piezo element, and the control means controls the amount of distortion of the driving element by changing the voltage of the pulsed applied voltage. Thus, the control unit can control the amount of distortion of the driving element by changing the magnitude of the pulsed applied voltage based on the weight of the ink droplet, and can discharge an appropriate amount of the ink droplet. .
[0114]
According to the fourth aspect of the present invention, the weight measuring unit determines a plurality of ink droplets from the ink jet head, and calculates the weight of one ink droplet by dividing the weight of the plurality of ink droplets by the number of ink droplets. It has become. Thus, the weight of one ink droplet can be accurately measured.
[0115]
In the filter manufacturing apparatus according to the fifth aspect, the weight measuring means calculates the weight of each of red, green, and blue ink droplets ejected from the inkjet head to the substrate when manufacturing the color filter. Thereby, when manufacturing a color filter, the weight of one ink droplet of red, green, and blue can be calculated separately.
[0116]
The invention according to claim 6 manages the weight of the ink droplets from the ink jet head by measuring the weight of the ink discharged from the ink jet head before or during the operation of discharging the ink to the substrate of the filter. be able to. This stabilizes ink ejection, reduces variations in the amount of applied ink, and as a result, provides a high-quality filter with less color unevenness.
[0117]
In the filter manufacturing apparatus according to the seventh aspect of the invention, the driving element is a piezo element, and the control means controls the distortion speed of the driving element by changing the frequency of the pulsed applied voltage. Accordingly, if the control unit controls the distortion speed of the driving element by changing the frequency of the pulsed applied voltage based on the weight of the ink droplet, it is possible to eject an appropriate amount of the ink droplet.
[0118]
In the filter manufacturing apparatus according to the present invention, the driving element is a piezo element, and the control means controls the amount of distortion of the driving element by changing the voltage of the pulsed applied voltage. Thus, the control unit can control the amount of distortion of the driving element by changing the magnitude of the pulsed applied voltage based on the weight of the ink droplet, and can discharge an appropriate amount of the ink droplet. .
[0119]
According to the ninth aspect of the invention, the weight measuring unit determines a plurality of ink droplets from the inkjet head, and divides the weight of the plurality of ink droplets by the number of ink droplets to calculate the weight of one ink droplet. It has become. Thus, the weight of one ink droplet can be accurately measured.
[0120]
In the filter manufacturing apparatus according to the tenth aspect, the weight measuring means calculates the weight of one red, green, and blue ink droplet ejected from the inkjet head to the substrate when manufacturing the color filter. Thereby, when manufacturing a color filter, the weight of one ink droplet of red, green, and blue can be calculated separately.
[0121]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing in detail a preferred embodiment of a filter manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the filter manufacturing apparatus of FIG. 1 more clearly.
FIG. 3 is a perspective view showing a first moving unit and a second moving unit, an inkjet head, a substrate, and the like of the filter manufacturing apparatus of FIG. 2;
FIG. 4 is a plan view showing a first moving unit, a second moving unit, a robot, a substrate housing unit, and the like.
FIG. 5 is a plan view showing an overall configuration diagram of a filter manufacturing apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a computer, a control panel, various control objects, and the like.
FIG. 7 is a block diagram showing each element in the control means.
FIG. 8 is a diagram illustrating a structure of an inkjet head.
FIG. 9 illustrates an example of manufacturing a color filter using a substrate.
FIG. 10 is a diagram showing a substrate and a part of a color filter region on the substrate.
FIG. 11 is a diagram showing an operation example of the filter manufacturing apparatus.
FIG. 12 is a diagram showing an example in which control is performed by changing a voltage value of an applied voltage applied to a piezo element.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a change in applied voltage and a change in frequency.
[Explanation of symbols]
14 first moving means
16 Second moving means
18 · · · electronic balance (weight measurement means)
20 ・ ・ ・ Inkjet head
46 ... Table
48 ... substrate
74 ... Robot (substrate supply / discharge means)
210: first coloring means
220 ... second coloring means
230: third coloring means
1000, 1001, 1002 ... drying means
2000 Control means
Claims (10)
前記基板を保持するためのステージと、
前記基板に対してインク滴を吐き出すインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニングユニットと、
を具備し、
前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、
前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、
前記クリーニングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするフィルター製造装置。In a filter manufacturing apparatus that manufactures a filter by landing ink on a substrate,
A stage for holding the substrate,
An inkjet head that ejects ink droplets onto the substrate,
A cleaning unit for cleaning the inkjet head,
With
The stage is formed to be movable in a first direction with respect to the inkjet head,
The inkjet head is formed so as to be movable in a second direction orthogonal to the first direction,
The filter manufacturing apparatus, wherein the cleaning unit is provided at a predetermined position in the second direction.
前記基板を保持するためのステージと、
前記基板に対してインク滴を吐き出すインクジェットヘッドと、
前記インクジェットヘッドの乾燥を防止するキャッピングユニットと、
を具備し、
前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、
前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、
前記キャッピングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするフィルター製造装置。In a filter manufacturing apparatus that manufactures a filter by landing ink on a substrate,
A stage for holding the substrate,
An inkjet head that ejects ink droplets onto the substrate,
A capping unit for preventing the inkjet head from drying,
With
The stage is formed to be movable in a first direction with respect to the inkjet head,
The inkjet head is formed so as to be movable in a second direction orthogonal to the first direction,
The said capping unit is provided in the predetermined position of the said 2nd direction, The filter manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記インクジェットヘッドを前記クリーニングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニング工程と、
前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、
を具備することを特徴とするフィルター製造方法。A method for manufacturing a filter, comprising: an inkjet head and a cleaning unit formed at a predetermined position in a moving direction of the inkjet head, wherein ink ejected from the inkjet head lands on a substrate,
A cleaning step of moving the inkjet head to a position where the cleaning unit is formed, and cleaning the inkjet head;
An ink ejection step of moving the inkjet head to a position where the substrate is arranged, and ejecting a predetermined amount of ink droplets,
A method for producing a filter, comprising:
前記インクジェットヘッドを前記キャッピングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピング工程と、
前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、
を具備することを特徴とするフィルター製造方法。A method for producing a filter, comprising: an inkjet head and a capping unit formed at a predetermined position in a moving direction of the inkjet head, wherein ink ejected from the inkjet head lands on a substrate,
A capping step of moving the inkjet head to a position where the capping unit is formed, and performing capping of the inkjet head,
An ink ejection step of moving the inkjet head to a position where the substrate is arranged, and ejecting a predetermined amount of ink droplets,
A method for producing a filter, comprising:
前記インクジェットヘッドを前記クリーニングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニング工程と、
前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、
を具備することを特徴とするフィルターを備えた表示装置の製造方法。A display device having an inkjet head and a cleaning unit formed at a predetermined position in the moving direction of the inkjet head, and including a filter manufactured by landing ink ejected from the inkjet head on a substrate. A manufacturing method,
A cleaning step of moving the inkjet head to a position where the cleaning unit is formed, and cleaning the inkjet head;
An ink ejection step of moving the inkjet head to a position where the substrate is arranged, and ejecting a predetermined amount of ink droplets,
A method for manufacturing a display device provided with a filter, comprising:
前記インクジェットヘッドを前記キャッピングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピング工程と、
前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、
を具備することを特徴とするフィルターを備えた表示装置の製造方法。A display device having an inkjet head and a capping unit formed at a predetermined position in the moving direction of the inkjet head, and a filter including a filter manufactured by landing ink ejected from the inkjet head on a substrate. A manufacturing method,
A capping step of moving the inkjet head to a position where the capping unit is formed, and performing capping of the inkjet head,
An ink ejection step of moving the inkjet head to a position where the substrate is arranged, and ejecting a predetermined amount of ink droplets,
A method for manufacturing a display device provided with a filter, comprising:
前記基板を保持するためのステージと、
前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニングユニットと、
を具備し、
前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、
前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、
前記クリーニングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするインクジェットパターニング装置。In an ink-jet patterning apparatus that lands ink droplets ejected from an ink-jet head on a substrate and performs patterning,
A stage for holding the substrate,
A cleaning unit for cleaning the inkjet head,
With
The stage is formed to be movable in a first direction with respect to the inkjet head,
The inkjet head is formed so as to be movable in a second direction orthogonal to the first direction,
The inkjet patterning apparatus according to claim 1, wherein the cleaning unit is provided at a predetermined position in the second direction.
前記基板を保持するためのステージと、
前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピングユニットと、
を具備し、
前記ステージは前記インクジェットヘッドに対して第1の方向に移動できるように形成されてなり、
前記インクジェットヘッドは前記第1の方向に対して直交する第2の方向に移動できるように形成されてなり、
前記キャッピングユニットは前記第2の方向の所定の位置に備えられていることを特徴とするインクジェットパターニング装置。In an ink-jet patterning apparatus that lands ink droplets ejected from an ink-jet head on a substrate and performs patterning,
A stage for holding the substrate,
A capping unit for capping the inkjet head,
With
The stage is formed to be movable in a first direction with respect to the inkjet head,
The inkjet head is formed so as to be movable in a second direction orthogonal to the first direction,
The inkjet patterning apparatus according to claim 1, wherein the capping unit is provided at a predetermined position in the second direction.
前記インクジェットヘッドを前記クリーニングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのクリーニングを行うクリーニング工程と、
前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、
を具備することを特徴とするインクジェットパターニング方法。A method for performing inkjet patterning by causing an inkjet head and a cleaning unit formed at a predetermined position in a moving direction of the inkjet head to land ink ejected from the inkjet head on a substrate,
A cleaning step of moving the inkjet head to a position where the cleaning unit is formed, and cleaning the inkjet head;
An ink ejection step of moving the inkjet head to a position where the substrate is arranged, and ejecting a predetermined amount of ink droplets,
An inkjet patterning method, comprising:
前記インクジェットヘッドを前記キャッピングユニットが形成されている位置へ移動させ、前記インクジェットヘッドのキャッピングを行うキャッピング工程と、
前記インクジェットヘッドを前記基板が配置されている位置へ移動させ、所定量のインク滴を吐出するインク吐出工程と、
を具備することを特徴とするインクジェットパターニング方法。A method for performing ink-jet patterning by causing an ink-jet head and a capping unit formed at a predetermined position in a moving direction of the ink-jet head to land ink ejected from the ink-jet head on a substrate,
A capping step of moving the inkjet head to a position where the capping unit is formed, and performing capping of the inkjet head,
An ink ejection step of moving the inkjet head to a position where the substrate is arranged, and ejecting a predetermined amount of ink droplets,
An inkjet patterning method, comprising:
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- 2003-06-30 JP JP2003187843A patent/JP2004004915A/en not_active Withdrawn
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