JP2009109799A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大きな塗布領域に均一にムラなく、色度の仕様に関する要求を満たすカラーフィルター等を低コストで実現する塗布装置を提供する。
【解決手段】 塗布対象物に塗布材を供給する複数の吐出ノズルを有する塗布ヘッドと、前記塗布対象物を保持するステージと、前記塗布対象物へ塗布するための複数の吐出ノズルの中から１つ以上の使用しない吐出ノズルを挟んで吐出を行う制御手段とを備え、それぞれの吐出ノズルからの塗布材の吐出量を均一にして塗布対象物への塗布を行う塗布装置。
【選択図】 図４

Description

本発明は、装置内の所定の位置に保持された塗布対象物に対して、複数の吐出ノズルを有する塗布ヘッドによって塗布材を供給する塗布装置に関する。

最近の情報端末の画像表示技術の進展は目を見張るものがあり、大画面のものや、或いは小型の画面でも、非常に高い精細度の表示機器（ディスプレイ）が製造、実用化されている。そのような状況の中、低コストで高品位な画像表示を可能とするディスプレイに対する要求が強い。こうした要求に応えるディスプレイのキーデバイスとして、カラーフィルタがあり、そのカラーフィルタ製造方法・装置にも様々な工夫が取り入れられている。

そうした製造方法・装置にむけた開発技術の一つに、従来からの、遮光機能を果たす種々の材料によってマトリクス状に遮光部を形成したガラス基板等において、形成されたそのマトリクス状の遮光部のマス目の内部を、カラーフィルタとしての機能を付与するよう着色するためにコーティング技術を利用してガラス基板等へ着色材料を塗布している。しかしこの工法ではＲＧＢ３色の着色材料の塗布の工程それぞれが独立しており、それぞれの工程で、遮光などのための非常に高い精度を要求する遮蔽部材（マスク）を必要とし、工数的にも、使用する装置及び部材といった点でも製造コストが高くつくという問題を抱えていた。現在そういった工法に代わり、最近では塗布ヘッドとしてインクジェットヘッドを装備した塗布装置を用いて、マトリクス状に遮光部を形成したガラス基板等上に塗布材である着色材料をインクジェットヘッドに形成された吐出ノズルであるインクジェットノズルから供給・塗布してカラーフィルタを製造する方法が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。

特開２００２−２７３８６８ 特許第３９２５５２５号

インクジェットヘッドを用いて着色材料等を塗布する場合、大画面をもつディスプレイなど大きな面積に着色材料等を塗布する場合、或いは個々の製品に必要な塗布面積が小さいものでも大量に一枚の基板に同時並行で塗布工程を経て生産しようとすると、結果として大型のディスプレイと同じように大きな面積で有効な領域に着色材料等を塗布するために大量の着色材料等を供給する必要がある。こうした場合、効率的に塗布工程を完了させるには、大きな領域（幅）に一度の塗布装置の塗布ヘッドの走査（移動）等による、塗布ヘッドと基板との相対的な移動によって材料を供給・塗布する必要があり、着色材料を塗布するインクジェットヘッドを複数で並列に配置する必要がある。しかし、単純にインクジェットヘッドを複数で並列に配置すると展開したインクジェットヘッド部全体の横幅が大きくなる。

これを解消する方法として特許文献１ではインクジェットヘッドの配列・配置において、それぞれのインクジェットヘッドを傾けて配置する方法が開示されている。

また、上記のような大きな塗布の領域を少ない塗布の工程で実現するには、一定の限定幅のインクジェットノズルをもつインクジェットヘッドを必要数配列して移動する架台に装着することにより、一度の塗布動作（工程）で済むよう大型の塗布装置が必要になる。こうした場合、複数のインクジェットヘッドの配列によっては、その配列による弊害、例えばインクの吐出量の偏りによる塗布量のバラツキ、結果としての色のムラが発生することがある。

こうした状況から、本発明者等は現状のインクジェットヘッドによる塗布に適用する塗布方法・装置の開発に取り組む中で、細かいピッチで並べたインクジェットノズルで同時に連続したインクジェットノズルから吐出動作をさせた場合、ある１つのインクジェットノズルに注目すると、隣りのインクジェットノズルの吐出による影響を受け、単発で吐出した場合に比べ５〜１０％塗布材の吐出量が増減することが確認された。

したがって、連続したインクジェットノズルを同時に吐出駆動すると、その吐出駆動した連続するインクジェットノズルのうちで両端に位置したインクジェットノズルは中間にあるインクジェットノズルより１０％程度、塗布材の吐出量が少なくなる。
つまり、インクジェットヘッドの両端に位置するインクジェットノズルの吐出量は常に他のインクジェットノズルよりも吐出量が少なく、直線的に移動するインクジェットバーの移動に応じて連続塗布をした場合に、この両端のインクジェットノズルが通過した塗布領域に塗布量が少ない部分がスジ状に現れてしまうことを確認した。

特許文献２では、こうした弊害を避ける一案が開示されており、塗布装置および塗布方法の導入により色ムラの発生が抑えることができると開示している。しかしながら、特許文献２で従来の複数のインクジェットヘッドを配列した液の塗布によるカラーフィルタの製造装置では、インクジェットヘッドの両端の吐出量の低いインクジェットノズルがそのままで連続しており、この構成による塗布では部分的に塗布量が低いインクジェットノズルによる吐出・塗布された区画が移動方向に、同じインクジェットノズルの吐出・塗布による着色材料の量が少ない塗布の区画で連続し、該当する着色材料による色の透過色に欠陥が線状に起こる可能性がある。また吐出量の低い部分を使用しないように、移動方向に直角な方向に重ねあわせてインクジェットヘッドを配列・配置すれば、インクジェットヘッドの配置スペースに大きな無駄が生じて装置の大型化等を誘因し、またすべてのインクジェットヘッドの両端のノズルを使用しないのは不経済である。

本発明では、特許文献２のようなインクジェットヘッドの端部にあるインクジェットノズルに不可避的に現出する着色材料の吐出量の少ないインクジェットノズルを利用しても、カラーフィルターに要求される色度の許容値である千分の三、それを着色材料のカラーフィルター基板それぞれの画素への塗布量の許容値で換算して３％以内を実現する塗布方法及び塗布装置を実現することを目的とする。

このため、本発明では、
複数の吐出ノズルを有する塗布ヘッドで塗布対象物に塗布材を微量の液滴として噴射塗布する塗布装置の、
前記塗布ヘッドと前記塗布対象物を相対移動させ、塗布対象物に塗布材を供給して、前記塗布対象物の有効塗布領域を塗布する工程において、
前記塗布対象物へ塗布するための複数の吐出ノズルの中から１つ以上の使用しない吐出ノズルを挟んで吐出を行う制御手段を備える構成とした。
また、前記塗布対象物へ塗布するための複数の吐出ノズルの中から１つ以上の使用しない吐出ノズルを挟んで吐出を行う制御手段において、使用しない吐出ノズルを挟むパターンを吐出タイミング毎に選択可能に複数持つ構成とした。
さらに、前記塗布ヘッド内の各吐出ノズルから吐出される吐出一回当たりの量を変化させることのできる吐出ノズル制御手段とを備え、
前記塗布ヘッド内各吐出ノズルの持つ吐出一回当たりの量の合計が塗布すべき単位領域毎で均一に近づけられるように吐出ノズル制御手段を制御して、前記塗布対象物に塗布材を塗布する構成とした。

本発明の請求項１、又は請求項４によれば、塗布ヘッドの各吐出ノズルから1回に吐出する塗布材の一塗布領域当たりの総量が均一化し、複数の塗布ヘッドを搭載して縦横に塗布ヘッド、或いは塗布対象物を移動させ塗布材を塗布することにより、大きな面積を全体にわたり塗布量のバラツキが少なく塗布することが可能で、さらに塗布ヘッドの直線的な移動による連続した領域に起こりやすいスジ状の塗布ムラが発生することも払拭することができる。

また、請求項２、又は請求項５によれば、塗布ヘッドの一部ノズルに塗布不具合が出た場合にも、その不具合の発生したノズルが塗布すべき領域に一定のパターンで塗布のバラツキが発生することを防止でき、或いは間欠的な塗布動作での塗布動作によって、同じノズルによる吐出動作の時間間隔が長くなって吐出ノズルの塗布動作休止が長引いたノズルに発生確率が高い「吐出口近傍に滞留する着色材料の乾燥が進んで開口部からの液滴の吐出が停止する等による吐出不良を起こす」ことも少ない安定した塗布を実現することができる。

そして、請求項３、又は請求項６によれば、制御手段により各吐出ノズルごとの吐出量の変化を抑制し、或いは必要に応じて吐出量を増減し、塗布対象物に区画された塗布領域の単位領域ごとの塗布総量を制御することが可能となり、塗布対象物の部分的な塗布領域の狭い範囲だけでなく塗布領域の全域において、より高い精度で塗布量を均一化して塗布することを実現することが可能になる。

以下、添付図面を参照して、本発明の塗布装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下においては、カラーフィルタ製造装置を例にとって説明している。

図１はカラーフィルタ製造のための塗布装置の一実施形態を示す斜視図である。この例のカラーフィルタ製造装置は、機台１上に吸着テーブル３、塗布ガントリー４、カメラガントリー６などを支承している。保持ステージである吸着テーブル３は、ガラス基板２を吸着保持するものであり、このガラス基板２の位置決めを達成するために、図示しない駆動機構、ガイド機構によって、回転駆動されるとともに、Ｙ方向に駆動される。塗布ガントリー４は、インクジェットヘッドバー５を保持するものであり、ガラス基板２に着色材料を塗布するために、図示しない駆動機構、ガイド機構によって、Ｘ方向に駆動される。また、ガラス基板２に対する相対位置を調整するために、図示しない駆動機構、ガイド機構によって、Ｚ方向、Ｙ方向に駆動される。

カメラガントリー６は、ガラス基板２のアラインメントのためのアラインメントカメラ７、８を保持しており、そしてガラス基板２に供給された着色材料を検出するための計測手段であるスキャンカメラ９を保持することがより好ましく、アラインメント、着弾した着色材料検出のために、図示しない駆動機構、ガイド機構によって、Ｘ方向に駆動される。また、図示しない駆動機構、ガイド機構によって、アラインメントカメラ７、８、スキャンカメラ９をＹ方向に駆動する。そしてアラインメントカメラ７、８はガラス基板２のマーク（図示せず）を検出するものであり、アラインメントカメラ７、８によるマーク検出結果に基づいて吸着テーブル３を回転させ、および／またはＹ方向に移動させることにより、ガラス基板２のアラインメントを達成することができる。Ｘ方向のアライメント誤差は吐出タイミングを調整することで達成することができる。ここで、Ｘ、Ｙは、吸着テーブル３により吸着保持されたガラス基板２の上面と平行な平面を規定すべく設定された互いに直交する方向を表し、Ｚは、Ｘ、Ｙにより規定された平面と直交する方向を表している。

なお、スキャンカメラ９に代えて二次元ＣＣＤカメラを採用することによれば、着弾痕の高さを計測することもでき、使用する着色材料について事前に得た着弾時の液滴の形状により、その高さの計測によって液滴の体積を算出することが可能であり、より精度の高い各インクジェットノズルからの着色材料の吐出量を知ることができる。

図２は、インクジェットヘッドバー５の構成を示す一例の概略図である。
この例では一つのインクジェットヘッド５１を５段で千鳥状に６列配備した合計３０ヘッドの例を示している。

図３は、インクジェットヘッド５１に設けられたインクジェットノズル５２の、インクジェットバー５の移動方向に直角の向きの配列ピッチを示している。５段のヘッドそれぞれに、着色材料を吐出するインクジェットノズル５２を配列ピッチＰづつずらして設け、５段ごとの塗布ノズルの密度を連続するように、さらに隣りのインクジェットヘッド５１を並べインクジェットバーの中に１回で塗布する幅に応じてインクジェットヘッド５１を配列する（図２の例では６列３０のインクジェットヘッド５１が搭載されている）
こうしたインクジェットノズル５２の配列による、本発明の塗布動作の例を次に説明する。
図４は、基本的な吐出時の動作例として、塗布時に駆動すべきインクジェットノズル５２を周囲に円を加えて示している。この図では同時に吐出動作の制御指令を伝達されるべきインクジェットノズル５２が、１つのインクジェットヘッド５１内で、整然と一つおきになっている。
こうすることで、インクジェットヘッド５１の内部において着色材料の圧力が、隣り合うインクジェットノズル５２を同時に作動させた場合に不可避的に発生する、隣り合うインクジェットノズル５２の同時吐出動作による干渉によって圧力上昇そして吐出量の増減変化へ影響することが極めて少ない。

次に、本発明の塗布装置により塗布領域を全面にわたり均一に塗布する仕組みを説明する。

本発明の実施例として、代表的な３７インチサイズの高精細テレビ受像機に対応できる幅１８０μｍ、長さ５３０μｍの大きさの画素に着色材料を適量、塗布充填することで説明する。

この場合のインクジェットノズル５２の配列密度は１８００ｄｐｉで、吐出する液滴の互いの位置のズレ＝塗布間隔Ｐ（ピッチ）は１４．１１μｍのピッチであり、１つのインクジェットノズル５２からの着色材料の１発の吐出量を３０ｐｌ（ピコ・リットル）、合計１５００ｐｌを吐出・塗布して実現する。

一方で、本発明者らは今回、カラーフィルターとしての色度の許容値が有効画面領域全体において１０００分の３であり、この色度の許容値を実現する着色材料の塗布量バラツキの許容値が３％以下であることを確認しており、これをカラーフィルタの目標仕様とし、その仕様を満足する本発明の塗布装置について説明する。

インクジェットノズル５２の事前の着弾痕の計測で、基板への飛翔中の液滴の直径が平均すると４０μｍであることから、着色材料が基板上に形成されたマトリクス状の遮光部を乗り越えて隣の画素への混入することを避けるために、長さ５３０μｍの両端の縁からインクジェットノズル５２から基板に塗布された着色材料の着弾痕の半径値である２０μｍの位置より外側の区域を吐出禁止領域として、塗布するのは４９０μｍの間に位置するインクジェットノズル５２からの吐出による、基板に形成されたそれぞれの画素への着色材料の吐出・塗布を行う。従って１８００ｄｐｉのインクジェットノズル５２の配列・配置密度から、この画素１つの領域に着色材料を吐出・塗布可能なインクジェットノズル５２の数は３４となる。

一方、制御手段による制御で、カラーフィルタの有効領域を含む基板全体のそれぞれの１画素に対し、対応する３４のインクジェットノズル５２から選択したインクジェットノズル５２に吐出指令を送り着色材料を吐出・塗布することで、５３０×１８０μｍの大きさの１画素に１５００ｐｌの着色材料を、総量で３％以内の着色材料の吐出量の許容値に収める吐出制御をする。
個々のインクジェットノズル５２からの着色材料の吐出量は、事前に行うそれぞれの装備するインクジェットヘッド５１の試射による計測で、或いは後述するテストパターン検査により計測され、塗布開始前に最新の状態でのテストパターン塗布における着弾痕の直径や体積などのデータとして格納された数値、或いは前述の事前にそれぞれのインクジェットヘッド５１のインクジェットノズル５２の吐出量を計測したデータにより、記憶素子にその数値やデータをデータテーブルとして格納した数値等を用いてインクジェットノズル５２の選択と吐出数の制御を行い、カラーフィルタの有効領域での色度の仕様を満足させる。

図５は、本発明に用いたインクジェットヘッド５１の幅方向に配列されたインクジェットノズル５２の隣接するインクジェットノズル５２を同時に吐出した場合の各インクジェットノズル５２の吐出する着色材料の吐出速度を表したグラフであり、両端の数ノズルの吐出速度が１０〜１５％程度低い（＝速度と吐出量が比例しており、吐出量が少ない）ことを示している。

図６は、同じインクジェットヘッド５１において、配列された隣接するインクジェットノズル５２を１つおきに着色材料を吐出した場合のインクジェットノズル５２からの吐出速度を表したグラフであり、図５で見られた両端に位置するインクジェットノズル５２の吐出速度の低下は確認されず、こうした隣接したインクジェットノズル５２を同時に作動させない動作条件（＝１つ以上の使用しないインクジェットノズル５２を挟んで吐出を行う）においては、インクジェットヘッド５１内のインクジェットノズル５２からの着色材料の吐出量が均一であり、こうした吐出動作の制御指令の最適化によりインクジェットヘッド５１内インクジェットノズル５２を区別なく動作させることが可能である。

また、１８００ｄｐｉのインクジェットノズル５２の配列ピッチＰは、１４．１１μｍとなるが、この数字は現状の基本的なインクジェット方式によるインクジェットノズルを構成する部材寸法・機構上等の制約から１つのインクジェットヘッド５１で実現することが困難であることもあり、５列基本のインクジェットヘッド５１で実現する構成としており、１つのインクジェットヘッド５１に形成されたインクジェットノズル５２の配列間隔は３６０ｄｐｉで７０．５６μｍとしている。

こうした塗布装置の設定では、４９０μｍの実効塗布幅に１４．１１μｍのピッチで配列されたインクジェットノズル５２は３４個が含まれ、１つのインクジェットヘッド５１にはインクジェットノズル５２が７０．６４μｍピッチで装備されているので５列で構成すると一端のインクジェットヘッド５１で６個、それ以外のインクジェットヘッド５１では７個のインクジェットノズル５２が着色材料の吐出動作の対象となる。
この場合に、１つおきのインクジェットノズル５２を動作させることができるのは、一端のインクジェットヘッド５１では６個のインクジェットヘッド５１で３個づつ、残りのインクジェットヘッド５１では３個と４個の組合せで吐出動作が可能となる。この動作可能なインクジェットノズル５２で５０発の着色材料を吐出するには、配列した５つのインクジェットヘッド５１から、
１）３＋４＋３＋４＋３ の合計１７個
２）３＋３＋４＋３＋４ の合計１７個
のインクジェットノズル５２を吐出動作させることができるので、それぞれに３発の吐出をすることで５０発の着色材料の吐出を確保できる。この場合には、選択され得るインクジェットノズル５２の総吐出量に着色材料の吐出１発分＝２％の余裕度があり、各インクジェットノズルの吐出量が僅かに低下した場合にも適正な吐出・塗布量を確保できる。

従って、この５列構成のインクジェットヘッド５１の群の数を増やし、連続して配備することにより、必要な塗布幅のインクジェットバー５を構成することが可能で、大きな塗布面積を塗布する要求に対しても、必要な工程時間等との兼ね合いで、使用するインクジェットヘッドバーの設計を行うことが可能である。

図２に示すインクジェットヘッドバー５は、赤（R）、緑（G）、青（B）の着色材料のいずれかを塗布するためのものであり、特には図示していないが、他の着色材料を塗布するためのインクジェットヘッドバーも設けられている。

図７は、インクジェットノズル５２を選択するためにインクジェットヘッドバー５を制御するための構成を示す概略ブロック図である。ここでの構成は、計測手段であるスキャンカメラ９及びスキャンカメラ９による撮像データ（例えば、全てのインクジェットノズル５２から着色材料を試験領域に吐出・塗布させた状態に対応する撮像データ）を入力として各インクジェットノズル５２から吐出した着色材料の着弾痕のＸ，Ｙ座標、及び着色材料の直径、面積、または体積を算出する画像処理装置１１、算出された直径、面積、または体積などの必要なデータや、吐出データテーブルを記憶・保持する保持手段であるメモリ１２、メモリ１２に保持されている直径、面積、または体積などのデータや、吐出データテーブル内のデータを考慮して動作させるべきインクジェットノズル５２を選択するために、外部の周辺装置とのデータや制御信号などを授受する入出力のインターフェースなどを受け持つ周辺回路や演算回路などを含むインクジェットヘッドバー５を駆動・停止させる制御手段である制御装置１３を有している。

したがって、この計測手段及び保持手段を装備することにより、インクジェットヘッドバー５による塗布動作を行う毎にメモリ１２に保持されている面積、直径、または体積を更新することも可能で、インクジェットヘッドバー５による次の塗布動作を行うに当って、最新の面積、直径、または体積を考慮して動作させるべきインクジェットノズル５２を選択し、吐出動作の制御指令を出す等によりインクジェットヘッドバー５を制御することができる。

なお、制御装置１３は、それぞれのインクジェットノズル５２から着色材料を吐出した着弾痕を計測した体積などのデータや、吐出データテーブル内のデータ等のメモリー１２に保持されたそれぞれのインクジェットノズル５２からの吐出量のデータによって、それぞれの画素領域２３に着弾させるべき着色材料の供給量を一定にするよう吐出すべきインクジェットノズル５２の選択と着色材料の液滴の吐出数などにより着色材料の供給量を塗布領域全体で平均化すべく、対応するインクジェットヘッド５１及びインクジェットヘッドバー５を制御することが好ましく、結果としてカラーフィルターとしての色度の要求を満たすものとなる。

或いは、それぞれのインクジェットノズル５２から着色材料を吐出した着弾痕を計測して得た体積などのデータや、吐出データテーブル内のデータ等のメモリー１２に保持されたそれぞれのインクジェットノズル５２からの吐出量のデータによって、それぞれの画素領域２３に着弾させるべき着色材料の供給量の最適化を狙いとして、吐出すべき対応インクジェットノズル５２の選択とそのインクジェットノズル５２からの液滴の数の吐出指令などにより着色材料の供給量を許容誤差範囲内にすべく、対応するインクジェットヘッド５１及びインクジェットヘッドバー５を制御して塗布領域全体の塗布量を色度の許容範囲にすることが好ましく、結果としてカラーフィルターとしての色度の要求を満たすものとなる。

前者の場合には、画素領域２３に対する着色材料の塗布品質を著しく高めることができる。後者の場合には、画素領域２３に対する１回の吐出量が増減変化したインクジェットノズル５２でも塗布動作に供することができるようになり、着色材料の塗布品質の維持と使用可能なインクジェットノズル５２の数の増加とを両立させることができる。

次いで、上記の構成のカラーフィルタ製造装置の作用を説明する。

図８は着色材料塗布及びテストパターン検査の処理を説明するタイミングチャートである。

図９はガラス基板２上に６個のカラーフィルタＣＦが形成された状態を示しており、しかも、カラーフィルタＣＦよりも外方の余剰領域に各着色材料毎のテストパターンＴＰが形成されている。

図１０はテストパターンＴＰ形成部を拡大して示す図であり、カメラガントリー６により検査されるものとして、３色分のインクジェットノズル５２によって形成されたテストパターンＴＰを示している。このテストパターンＴＰはガラス基板上に各インクジェットノズル５２から吐出された着色材料の着弾痕の形状そのものである。

着色材料同士は互いに離れているとともに千鳥状に着弾させている。こうすることで、着色材料同士の間隔が大きく、計測時の画像処理にゆとりがあり、検査精度を高めて、カメラガントリー６のスキャンカメラ９によりテストパターンＴＰを検査することができ、インク着弾痕のＸ，Ｙ座標と共に、必要に応じてインク着弾痕の直径、面積或いは体積も計測される。そしてインク着弾痕の形状の不正や、未着弾などの吐出不良が検出された場合には、後述するように、直ちに必要な対処（カラーフィルタの製造中断、インクジェットヘッド５１の交換など）を行うことができ、不良品が製造されることを最小限にすることができる。

図１１はテストパターン検査処理の一例を説明するフローチャートである。なお、図８のタイミングチャートには、図１１のフローチャートに基づく処理は示されていない。

図１１により、テストパターン検査処理を説明する。

ステップＳＰ１において、図示しない搬入ロボットなどによる吸着テーブル３へのテスト用ガラス基板の搬入が行われた後に、ステップＳＰ２において、図示しない外形規制手段によって、テスト用ガラス基板の概略の位置決めを達成する。そして、ステップＳＰ３において、吸着テーブル３によりテスト用ガラス基板を吸着し、その後、ステップＳＰ４において、カメラガントリー６を往動させ、ステップＳＰ５において、テスト用ガラス基板のアラインメントマークを検出し、Ｙ方向の位置決め、θ（Ｚ軸回りの回点）方向のアラインメントを達成し、ステップＳＰ６において、カメラガントリー６を復動させる。

次いで、ステップＳＰ７において、塗布ガントリー４を往動／復動させるとともに、塗布ガントリー４のＸ座標値を出力し、ステップＳＰ８において、Ｘ座標値に基づいて塗布ガントリー４がテストパターン塗布位置に達したか否かを判定し、テストパターン塗布位置に達していない場合には、再びステップＳＰ７の処理を行う。

ステップＳＰ８において塗布ガントリー４がテストパターン塗布位置に達したと判定された場合には、ステップＳＰ９において、塗布ガントリー４の移動を停止させ、インクジェットヘッドバー５の全てのインクジェットノズル５２から着色材料の液滴を吐出し、ステップＳＰ１０において、塗布ガントリー４を復動させ、待機位置で停止させる。

次いで、テストパターン（ＴＰ）の撮像及び検査を行うフローに入り、ここではステップＳＰ１１において、カメラガントリー６を往動させ、ステップＳＰ１２において、カメラガントリー６がテストパターン検査位置に達したか否かを判定する。
そして、テストパターン検査位置に達していない場合には、再びステップＳＰ１１の処理を行う。

そして、ステップＳＰ１２においてカメラガントリー６がテストパターン検査位置に達したと判定された場合には、ステップＳＰ１３において、カメラガントリー６を停止させ、ステップＳＰ１４において、スキャンカメラ９をＹ方向に移動させてテストパターンを検出しながらテストパターンを終端まで撮像し、その後、スキャンカメラ９をＹ方向に戻す。

ステップＳＰ１４の処理後、ステップＳＰ１５において、カメラガントリー６を復動させて待機位置で停止させ「テストパターン（ＴＰ）撮像フロー」を終えて、ステップＳＰ１６において、テスト用ガラス基板の吸着を解除して、排出し、一連の処理を終了する。

また、ステップＳＰ１５、ステップＳＰ１６の処理と並行して、ステップＳＰ１７において、スキャンカメラ９による検出信号を画像処理し、Ｘ，Ｙ座標と、着色材料の着弾痕の直径、面積そして／又は体積を計測・演算し、ステップＳＰ１８において、テストパターンの着色材料着弾痕から検出した座標位置情報等を入力し、ステップＳＰ１９において、テスト用ガラス基板上の全画素の位置情報（座標値）を入力し、ステップＳＰ２０において、その他のパラメータを入力し、ステップＳＰ２１において、データテーブルの演算／作成を行い、ステップＳＰ２２において、演算結果を吐出データテーブルに記憶し、画像処理及び計測・演算といった一連の処理を終了する。

次いで、図１２に示すカラーフィルタ製造フローチャートにより、カラーフィルタ製造処理の実施例を説明する。

装置の効率的な稼動を実現するためには、塗布ガントリー４の所定の開始位置から「一筆書き」で塗布動作を完了するよう必要塗布領域に対し、塗布ガントリー４を１回の往復動作で済むように有効インクジェットヘッドノズルの幅を設定することが望ましい。

ステップＳＰ１において、図示しない搬入ロボットなどによる吸着テーブル３へのガラス基板２の搬入が行われた後に、ステップＳＰ２において、図示しない外形規制手段によって、ガラス基板２の概略の位置決めを達成する。そして、ステップＳＰ３において、吸着テーブル３によりガラス基板２を吸着し、その後、ステップＳＰ４において、カメラガントリー６を往動させ、ステップＳＰ５において、ガラス基板２のアラインメントマークを検出し、Ｙ方向、θ（シータ）方向の位置決めを行うことによって、ガラス基板２のアラインメントを達成し、ステップＳＰ６において、カメラガントリー６を復動させる。

そして、ステップＳＰ７において、往路塗布か、復路塗布かを判定する。

ステップＳＰ７において往路塗布であると判定された場合には、ステップＳＰ８において、塗布ガントリー４を往動させるとともに、塗布ガントリー４のＸ座標値を出力し、逆に、ステップＳＰ７において復路塗布であると判定された場合には、ステップＳＰ９において、塗布ガントリー４を復動させる。

そして、ステップＳＰ８の処理、またはステップＳＰ９の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１０において、塗布が塗布領域終端まで行われたか否かを判定する。

ステップＳＰ１０において塗布が塗布領域終端までは行われていないと判定された場合には、ステップＳＰ１１において、塗布ガントリー４のＸ座標出力信号と吐出データテーブルとを比較し、ステップＳＰ１２において、Ｘ座標と吐出データとが一致しているか否かを判定し、Ｘ座標と吐出データとが一致していれば、ステップＳＰ１３において、インクジェットノズル５２により着色材料の液滴を吐出し、一致していなければ、ステップＳＰ７に戻る。

このステップＳＰ１３の着色材料の液滴の吐出動作について説明する。
前述のように、塗布すべき画素のサイズから制御指令に基づいて吐出動作対象となるインクジェットノズル５２の数は対応する５列のインクジェットヘッド５１の塗布すべき画素の制限幅４９０μｍ内に位置するインクジェットノズルで、最外側に位置する両端のノズルのどちらかが制限幅の区域から外れる以外は、有効な塗布可能なインクジェットノズルとなり、７個のインクジェットノズル５２からそれぞれ３ないし４個のノズルを互いに隣接するインクジェットノズル５２を同時には動作させない制約で駆動すると
１）３＋４＋３＋４＋３ の合計１７個、或いは
２）３＋３＋４＋３＋４ の合計１７個
のインクジェットノズルを吐出動作させることができる。
これらのインクジェットノズル５２に対し３発の吐出動作の制御指令を実行することで、１つの画素当たりに必要な１５００ｐｌの着色材料を充填することができる。

これらのインクジェットノズル５２の個々の着色材料の吐出量の僅かなバラツキについては、
制御装置１３によって、それぞれのインクジェットノズル５２から着色材料を吐出した着弾痕を計測した体積などのデータや、吐出データテーブル内のデータ等のメモリー１２に保持されたそれぞれのインクジェットノズル５２からの吐出量のデータによって、それぞれの画素領域２３に着弾させるべき着色材料の供給量を一定にするよう吐出すべきインクジェットノズル５２の組合せの選択により着色材料の供給量を塗布領域全体で平均化すべく、対応するインクジェットヘッド５１及びインクジェットヘッドバー５を制御して、結果としてカラーフィルターとしての色度の要求を満たすように吐出動作の制御を行う。

或いは、制御装置１３によって、それぞれのインクジェットノズル５２から着色材料を吐出した着弾痕を計測して得た体積などのデータや、吐出データテーブル内のデータ等のメモリー１２に保持されたそれぞれのインクジェットノズル５２からの吐出量のデータによって、それぞれの画素領域２３に着弾させるべき着色材料の供給量の最適化を狙いとして、吐出すべき対応インクジェットノズル５２の組合せの選択とそのインクジェットノズル５２からの着色材料の吐出量の増減の調節や、液滴の数の吐出指令などにより着色材料の供給量を許容誤差範囲内にすべく、対応するインクジェットヘッド５１及びインクジェットヘッドバー５を制御して塗布領域全体の塗布量を色度の許容範囲にすることが好ましく、結果としてカラーフィルターとしての色度の要求を満たすように着色材料の液滴の吐出動作の制御を行なう。

続いて、ステップＳＰ１０において、Ｘ座標値に基づいて塗布が終端まで行われたか否かを判定する。

そして、ステップＳＰ１２においてＸ座標と吐出データとが一致していないと判定された場合、またはステップＳＰ１３の処理が行われた場合には、再びステップＳＰ７に戻り往路復路の判定を行う。

ステップＳＰ１０において塗布が終端まで行われたと判定された場合には、ステップＳＰ１４において、往路１回目の塗布か否かを判定し、往路１回目の塗布であった場合には、ステップＳＰ１５において、塗布ガントリー４をテストパターン塗布位置に移動させ、ステップＳＰ１６において、インクジェットヘッドバー５によりテストパターンを形成する。具体的には、インクジェントヘッドバー５をＸ方向に移動させるとともに、すべてのインクジェットヘッド５１のインクジェットノズル５２から吐出動作を行うインクジェットノズル５２を選択し、着色材料を吐出・塗布することによって、千鳥状のテストパターンを形成する。

ステップＳＰ１４において往路１回目の塗布でないと判定された場合、またはステップＳＰ１６の処理が行われた場合には、ステップＳＰ１７において、塗布領域全域を塗布するための所定回数の塗布が行われたか否かを判定する。

ステップＳＰ１７において塗布回数が所定回数に達していないと判定された場合には、ステップＳＰ１８において、塗布ガントリー４を停止させ、インクジェットヘッドバー５をＹ方向に移動させ、再びステップＳＰ７の判定を行う。
Ｙ方向の移動距離は、インクジェットヘッドバー５の仕様によるインクジェットヘッド５１の有効塗布幅で決り、塗布領域全幅を偶数回の走査で隙間無く塗布を完了させる。

また、ステップＳＰ１７において所定回数の塗布が行われたと判定された場合には、ステップＳＰ１９において、塗布処理を終了し、ステップＳＰ２０において、前記図１１で説明した「ＴＰ撮像フロー」で得た、全てのインクジェットノズル５２から吐出した着色材料の着弾痕の画像から、それぞれのインクジェットノズル５２の吐出不良が、塗布領域で対象となる画素単位の範囲で許容される数を超えているかの判定を行う。

判定の結果、許容範囲を超えるインクジェットヘッド５１の吐出不良の発生が確認された場合には、クリーニングフローに移り、許容範囲内であれば、ステップＳＰ２１において、吸着テーブル３によるガラス基板２の吸着を解除し、図示しない搬出ロボットなどによりガラス基板２を搬出し、そのまま一連の処理を終了する。

一方、ステップ７で復路と判定された場合には、ステップＳＰ９の塗布ガントリー４の復路移動と並行して、図１１で説明した「ＴＰ撮像フロー」を経て、前記のステップＳＰ１９の塗布終了の処理に移る。

前述の例では、塗布ガントリー４を吸着テーブル３に対してＸ方向に移動させるようにした実施形態を説明したが、塗布ガントリー４を固定し、吸着テーブル３を移動させるように構成することも可能である。

上の実施形態においては、インクジェットノズル５２を選択することによってカラーフィルタ上の画素に対する総塗布量を必要塗布量に近づけるようにしているだけであって、インクジェットノズル５２から吐出される吐出１回当たりの量を変化させることは全く行っていない。
しかし、インクジェットヘッド５１を複数持つインクジェットヘッドバー５を塗布ガントリー４に設け、前記インクジェットヘッド５１内のインクジェットノズル５２から吐出される吐出１回当たりの量を変化させるノズル制御手段（図示せず）と、前記インクジェットヘッド５１内の各インクジェットノズル５２から吐出される吐出１回当たりの量の合計をインクジェットヘッド５１毎に所定量に近づけるようにインクジェットノズル５２の制御手段を制御する上位制御手段（図示せず）とをさらに備えていることが好ましい。

前記ノズル制御手段は、例えば、インクジェットノズル５２に印加する駆動電圧を変化させることによって吐出１回当たりの吐出量を変化させるものである。

前記上位制御手段は、例えば、スキャンカメラ９によって得られた吐出量不均一性データ等を入力として、インクジェットヘッド５１内の各インクジェットノズル５２の吐出１回当たりの吐出量の合計（インクジェットヘッド５１の吐出１回当たりの吐出量）を目標とする吐出量に近づけるように、各インクジェットノズル５２の制御手段に対する動作指令を行うものである。

この場合には、塗布量をインクジェットヘッド５１毎に合わせ込むことができる。さらに説明すると、特定のインクジェットヘッド５１がインクの粘度などの影響を受けて吐出量が低くなった場合にも、上位制御手段によって各ノズル制御手段に対する動作指令を設定し、ノズル制御手段によってインクジェットノズル５２に印加する駆動電圧等を変えることで、他のインクジェットヘッド５１との吐出量ばらつきを抑えることができる。

以上、塗布装置の代表的な応用例として液晶表示装置などに用いられるカラーフィルタ製造への適用例を述べたが、この装置は他の平面的な部材に着色材料或いは被膜材料を塗布する装置へと展開することも勿論何の支障もなく、適用可能である。

塗布装置の一実施例の斜視概観図 インクジェットヘッドバーのインクジェットヘッドの配置の一例 インクジェットヘッドバーのノズルの配置を示す一例 インクジェットノズルの駆動時の選択を示す一例 インクジェットノズル毎の同列同時吐出時の吐出速度を示すグラフ インクジェットノズル毎の同列１つおき吐出時の吐出速度を示すグラフ インクジェットノズルを選択・吐出動作させる制御部のブロック図 塗布動作、塗布パターン検査処理のタイミングフローチャート図 基板上に６個のカラーフィルタとテストパターンを塗布した状態の図 テストパターン形成部の部分拡大図 テストパターン検査処理のフローチャートの例 カラーフィルタ製造処理のフローチャートの例

符号の説明

２ ガラス基板
３ 吸着テーブル
５ インクジェットヘッドバー
９ スキャンカメラ
１１ 画像処理装置
１２ メモリ
１３ 制御装置
５１ インクジェットヘッド
５２ インクジェットノズル

Claims (6)

1. 複数の吐出ノズルを有する塗布ヘッドで塗布対象物に塗布材を微量の液滴として噴射塗布する塗布装置であって、
   前記塗布ヘッドと前記塗布対象物を相対移動させ、塗布対象物に塗布材を供給して、前記塗布対象物の有効塗布領域を塗布する工程において、
   前記塗布対象物へ塗布するための複数の吐出ノズルの中から１つ以上の使用しない吐出ノズルを挟んで吐出を行う制御手段を備える塗布装置。
2. 前記塗布対象物へ塗布するための複数の吐出ノズルの中から１つ以上の使用しない吐出ノズルを挟んで吐出を行う制御手段において、使用しない吐出ノズルを挟むパターンを吐出タイミング毎に選択可能に複数持つことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 請求項１又は、請求項２に記載の塗布装置において、
   さらに、前記塗布ヘッド内の各吐出ノズルから吐出される吐出一回当たりの量を変化させることのできる吐出ノズル制御手段とを備え、
   前記塗布ヘッド内各吐出ノズルの持つ吐出一回当たりの量の合計が塗布すべき単位領域毎で均一に近づけられるように吐出ノズル制御手段を制御して、前記塗布対象物に塗布材を塗布することを特徴とする塗布装置。
4. 複数の吐出ノズルを有する塗布ヘッドで塗布対象物に塗布材を微量の液滴として噴射塗布する塗布方法であって、
   前記塗布ヘッドと前記塗布対象物を相対移動させ、塗布対象物に塗布材を供給して、前記塗布の有効塗布領域を塗布する工程において、
   前記塗布対象物へ塗布するための複数の吐出ノズルの中から１つ以上の使用しない吐出ノズルを挟んで吐出を行う制御手段を備え、前記塗布対象物に塗布材を塗布する塗布方法。
5. 前記塗布対象物へ塗布するための複数の吐出ノズルの中から１つ以上の使用しない吐出ノズルを挟んで吐出を行う制御手段において、使用しない吐出ノズルを挟むパターンを吐出タイミング毎に選択可能に複数持ち、前記塗布対象物に塗布材を塗布する請求項４記載の塗布方法。
6. 請求項４又は、請求項５に記載の塗布方法において、
   さらに、前記塗布ヘッド内の各吐出ノズルから吐出される吐出一回当たりの量を変化させることのできる吐出ノズル制御手段とを備え、
   前記塗布ヘッド内各吐出ノズルの持つ吐出一回当たりの量の合計が塗布すべき単位領域毎で均一に近づけられるように吐出ノズル制御手段を制御して、前記塗布対象物に塗布材を塗布する塗布方法。

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