印刷装置
【課題】溶液吐出ヘッドを備えた印刷装置で有機ＥＬパネルの発光層を全面にわたって、はみ出し無く形成すること。
【解決手段】溶液吐出ヘッドから有機発光材料インクを基板上に連続吐出してストライプ状に塗布するに当たり、基板位置計測手段とノズル穴位置計測手段を用い、更にノズル穴位置計測手段を用いて基板位置計測手段の位置を校正した上で基板とノズル穴の位置合せを行ってから塗布することによって、基板の塗布対象部に対してはみ出し無く正確にストライプ状に塗布することができる。
【解決手段】溶液吐出ヘッドから有機発光材料インクを基板上に連続吐出してストライプ状に塗布するに当たり、基板位置計測手段とノズル穴位置計測手段を用い、更にノズル穴位置計測手段を用いて基板位置計測手段の位置を校正した上で基板とノズル穴の位置合せを行ってから塗布することによって、基板の塗布対象部に対してはみ出し無く正確にストライプ状に塗布することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイにおける発光層に代表される機能膜を、塗布技術を利用して形成する印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型、低消費電力、軽量のディスプレイへの要望が高まるなか、ディスプレイの機能膜を低コストの塗布方式によって製造する技術が注目を集めている。例えば、基板上に形成された隔壁で区切られた溝部に、凸版印刷法により有機発光材料インクを転写する方法が提案されている。しかしながら、凸版印刷法は版の伸縮によってディスプレイの周辺部で印刷の位置精度が確保できないという問題がある。これに対して、溶液吐出ヘッドを高精度に位置決め可能なステージに搭載して、高精度にノズル先端を隔壁間の溝部の上方へ近接させ塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これについて図１６及び図１７を用いて説明する。
【０００４】
図１６は、上述の従来の有機発光材料インクの塗布方法を示す図であり、図１７は、従来の液滴吐出装置の基板とヘッドのアライメント方法を示す図である。
【０００５】
図１６において１４０は定盤、１３４は定盤１４０の上面中央に配置されたＹ軸ステージ、１３５ａ、１３５ｂはＹ軸ステージ１３４の短手方向両外側に配置されたガイドレールであり、Ｙ軸ステージ１３４は不図示の第１可動部によってＹ軸方向に往復移動可能になっており、この第１可動部にＸ軸ステージ１３３が高精度に構成されている。すなわち、Ｙ軸ステージ１３４は、Ｘ軸ステージ１３３を副走査方向に往復移動させることが可能であると共に、該Ｘ軸ステージ１３３を高精度で位置決め可能でもある。なお、Ｘ軸ステージ１３３の下面には、上記ガイドレール１３５ａ、１３５ｂにその上方から被さり、該レール１３５ａ、１３５ｂに沿って摺動可能な略コの字形のガイド部材が設けられている。これにより、第１可動部によって副走査方向に移動させられるＸ軸ステージ１３３は、ガイドレール１３５ａ、１３５ｂによって確実にガイドされる。
【０００６】
Ｘ軸ステージ１３３は、Ｘ軸方向（主走査方向）に往復移動可能な不図示の第２可動部を備えており、この第２可動部には、Ｚ軸回りに回転可能なθ軸ステージ１３２が固定されている。また、θステージ１３２の上面にはチャック１３１が固定されている。さらに、チャック１３１は不図示のポンプにチューブを介して繋がれており、ポンプが空気を吸引すると、チャック１３１の上に基板１２０が該チャック１３１に吸着保持される。
【０００７】
以上の構成によって、ガラス基板１２０を主走査方向、及び、副走査方向に高精度で位置決め可能であり、かつ、Ｚ軸回りの角度補正も可能である。また、Ｘ軸ステージ１３３の第２可動部にはヘッドアライメントカメラ１０１が取り付けられている。よって、ヘッドアライメントカメラ１０１の撮像位置は、第２可動部自体が主走査方向に移動すると、これに伴って同方向に移動する。一方、θ軸ステージ１３２がＺ軸回りに回転しても、これに伴って移動することはない。
【０００８】
更に、定盤１４０上には、支柱１４２ａ、１４２ｂが主走査方向に対向して固定されている。各々の支柱１４２ａ、１４２ｂの上端には、相手方の支柱に向けて延在するブロック状のブリッジ１４１ａ、１４１ｂが固定され、両ブリッジ１４１ａ、１４１ｂの端面同士は、ヘッドステージ１３０を挟んで対向している。このヘッドステージ１３０は、Ｚ軸回りに回転可能な不図示の第３可動部を備えており、この第３可動部にヘッド１１０が固定されている。更に、ブリッジ１４１ａ、１４１ｂとは、補強用のステー１０３によって互いに連結されており、このステー１０３には基板アライメントカメラ１０２が取り付けられている。以上の構成によって、ヘッド１１０のＺ軸回りの角度補正が可能である。
【０００９】
図１６に示す液滴吐出装置のアライメント手順について、図１７を参照しながら説明する。
【００１０】
図１７は、図１６に示すヘッド１１０、ガラス基板１２０、ヘッドアライメントカメラ１０１、および基板アライメントカメラ１０２の相対関係を模式的に示す拡大図である。ここで、ヘッド１１０の底面（フェイス面）にはヘッドアライメントマーク１１１ａ、１１１ｂが設けられている。また、ガラス基板１２０の上面には基板アライメントマーク１２１ａ、１２１ｂが設けられている。
【００１１】
アライメントを行う際は、まず、ヘッドアライメントカメラ１０１をヘッドアライメントマーク１１１ａの下に移動させ、ヘッドアライメントマーク１１１ａの位置を読み込む。同様に、ヘッドアライメントマーク１１１ｂの下にヘッドアライメントカメラ１０１を移動させ、ヘッドアライメントマーク１１１ｂの位置を読み込む。次に、ヘッドアライメントマーク１１１ａ、１１１ｂの位置からヘッド１１０の傾きを算出し、その角度だけヘッド１１０を回転させて傾きを補正する。補正後にヘッドアライメントマーク１１１ａ、１１１ｂの位置を再度読み込み、補正度のヘッド１１０の傾きおよび位置を記憶しておく。その後、基板アライメントカメラ１０２の下に基板アライメントマーク１２１ａを移動させ、基板アライメントマーク１２１ａの位置を読み込む。同時に、基板アライメントマーク１２１ｂを基板アライメントカメラ１０２の下に移動させて、基板アライメントマーク１２１ｂの位置を読み込む。
【００１２】
次に、基板アライメントマーク１２１ａ、１２１ｂの位置からガラス基板１２０の傾きを算出し、その角度だけガラス基板１２０を回転させて傾きを補正する。補正後に基板アライメントマーク１２１ａ、１２１ｂの位置を再度読み込み、ガラス基板１２０の傾きおよび位置を記憶しておく。最後に、補正後のヘッド１１０およびガラス基板１２０の位置から、両者の相対的位置関係を把握し、描画開始位置を決定する。
【００１３】
以上のように、高精度な位置決めが可能なステージを有する液滴吐出装置を備えると共に、描画開始前にアライメントを実行することによって、描画精度の向上を図っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１１４５０６号公報（第２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前述の方法で有機ＥＬディスプレイのような大面積の基板に機能材料溶液を塗布する場合には、以下のような問題を生じることになる。
【００１６】
すなわち、基板アライメントカメラ１０２を支持する、支柱１４２、ブリッジ１４１、ステー１０３の熱膨張による伸縮、およびヘッドアライメントカメラ１０１を取り付けてあるＸ軸ステージ１３３の第２可動部とチャック１３１との相対位置の熱膨張による変動によって、高精度な位置決めが可能なステージを用いているにも関わらず、基板とヘッドを正確にアライメントできなくなる。
【００１７】
その結果、基板の必要な位置へ機能材料溶液を塗布出来ないと言う問題が生じる。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、液滴吐出ヘッドを用いて機能材料溶液を塗布する場合において、大面積の基板に対しても、基材全面にわたって正確な塗布を行うことが可能な印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明の印刷装置は、基板に向けてノズル穴より機能材料溶液を吐出する溶液吐出ヘッドと、前記基板を保持するための保持手段とが対向して配置され、前記溶液吐出ヘッドと前記保持手段によって保持された前記基板とを相対移動させながら前記溶液吐出ヘッドから前記基板に向けて前記機能材料溶液を吐出する印刷装置において、前記基板の位置を計測する基板位置計測手段と、前記ノズル穴の位置を計測するノズル穴位置計測手段を備え、更に前記ノズル穴位置計測手段に、前記ノズル穴の位置計測の基準となる基準マークを備え、前記基板位置計測手段の位置を前記基準マークで校正できるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、より好ましくは、前記保持手段の材質が石で構成されており、前記ノズル穴位置計測手段が、前記保持手段に締結されていることが望ましい。また、より好ましくは、前記基板位置計測手段と前記ノズル穴位置計測手段に、画像認識機能を有するカメラを用い、更に前記基準マークとしてガラス板上に形成したマークを用い、前記マークを基準にノズル位置を計測し、前記マーク位置を基準に前記基板位置計測手段の位置校正を行うことが望ましい。
【００２１】
また、より好ましくは、前記マークが十字の中央に丸穴を開けた形状であることが望ましい。更により好ましくは、前記ノズル基準位置計測手段に備えた基準位置マークを用いた前記基板位置計測手段の位置校正処理を、印刷直前に実施すると良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の印刷装置によれば、有機ＥＬディスプレイのような大面積の基板に機能材料溶液を必要な場所にのみ塗布する場合においても、確実に必要な場所のみ正確に塗布することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の印刷装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態の印刷装置のステージ部分の拡大図
【図３】本発明の実施の形態の印刷装置の基準マーク基板を示す図
【図４】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメントカメラの位置校正方法を説明する図
【図５】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメントカメラの位置校正時のカメラ画像を示す図
【図６】本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラの構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラのカメラ画像を示す図
【図８】本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメント方法を示す図
【図９】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメント方法を示す図
【図１０】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメント時のカメラ画像を示す図
【図１１】本発明の実施の形態で作成した有機ＥＬディスプレイの構造を示す図
【図１２】本発明の実施の形態で作成した有機ＥＬディスプレイの隔壁の配置を示す図
【図１３】本発明の実施の形態で作成した有機ＥＬディスプレイの発光層の形成段階を示す図
【図１４】本発明の実施の形態の印刷装置の複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを上下反対向けにして示した図
【図１５】本発明の実施の形態の印刷装置の複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを用いて有機ＥＬディスプレイの発光層を塗布する様子を示す図
【図１６】従来の液滴吐出装置の構成を示す図
【図１７】従来の液滴吐出装置の基板とヘッドのアライメント方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
なお、本実施の形態では、機能材料溶液として有機発光材料を溶剤に溶解した有機発光材料インクを用いて有機ＥＬディスプレイの発光層を形成する取組みを行った。
【００２６】
まず、本実施の形態で作製した有機ＥＬディスプレイの構造について説明する。
【００２７】
図１１は本発明の実施の形態で作製した有機ＥＬディスプレイの構造を示す図である。
【００２８】
図１１（ａ）は、有機ＥＬディスプレイの平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２９】
図１１において、１は基板、２は基板の上に形成した第１電極である。本実施の形態では基板１には厚さ０．７ｍｍのガラス板を用い、第１電極２の材料としてはＩＴＯを用いてフォトリソグラフィー法によってパターニングした。３は第１電極２の上に形成した隔壁、４は隔壁３により形作られた溝部に形成した赤色（Ｒ）有機発光層、５は緑色（Ｇ）有機発光層、６は青色（Ｂ）有機発光層で発光層の厚さは７０ｎｍ程度とした。隔壁３の材料としては、パターニング後に有機発光材料インクに対して撥液性を発現し、接触角が５０ｄｅｇ以上となるようにフッ素を含有させた感光性樹脂材料を用いてフォトリソグラフィー法によってパターニングした。７は有機発光層４、５、６の上に形成された第２電極である。第２電極の材料としてはＡｌを用い、マスク越しの真空蒸着法によってパターニングした。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る有機ＥＬディスプレイの有機発光層の形成方法を、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００３１】
図１２は、本実施の形態で作製した有機ＥＬディスプレイの隔壁の配置を示す図であり、図１３は、本実施の形態で作製した発光層の形成段階を示す図である。
【００３２】
なお、本実施の形態では、図１２に示すように、基材１の上に隔壁３を形成した。隔壁の幅は４０μｍ、隔壁間の溝幅を６０μｍ、隔壁の高さは１μｍとした。１１は隔壁３と同時に形成した基板アライメントマークで、基板の四隅に配置されている。
【００３３】
まず、隔壁間の溝へ赤色（Ｒ）有機発光材料インクを塗布して乾燥させて図１３（ａ）の赤色（Ｒ）有機発光層４を形成し、その後、緑色（Ｇ）有機発光材料インクを塗布して乾燥させて、図１３（ｂ）の緑色（Ｇ）有機発光層５を形成する。次に、青色（Ｂ）有機発光材料インクを塗布して乾燥させて、図１３（ｃ）の青色（Ｂ）有機発光層６を形成した。
【００３４】
次いで、上記の有機発光材料インクの塗布方法を、図１〜図５、図７、図１４、図１５を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態の印刷装置を示す図であり、図２は本発明の実施の形態の印刷装置のステージ部分の拡大図である。また、図３は、本実施の形態の印刷装置の基準マーク基板を示す図であり、図４は、本実施の形態の印刷装置の基板アライメントカメラの位置校正方法を説明する図である。
【００３６】
また、図５は、本実施の形態の印刷装置の基板アライメントの位置校正時のカメラ画像を示す図であり、図７は、本実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラのカメラ画像を示す図である。更に、図１４は、本実施の形態の印刷装置の複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを上下反対向けにして示した図であり、図１５は、本実施の形態の印刷装置で有機ＥＬディスプレイの発光層を複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを用いて塗布する様子を示す図である。
【００３７】
図１、図２、図３、図１４において、１０は定盤、２２は定盤１０の上に取り付けられたＹ軸ガイド（１）、２３は定盤１０の上に取り付けられたＹ軸ガイド（２）、２１はＹ軸ガイド（１）とＹ軸ガイド（２）に沿って摺動可能なＹ軸ステージであり、２８のＹ軸リニアモータ（１）、２９のＹ軸リニアモータ（２）、及び、不図示のＹ軸位置計測手段とＹ軸制御手段によって位置決め可能に構成されている。
【００３８】
２０はＹ軸ステージ２１上に構成されたＸ軸ガイド、２４はＸ軸ガイド２０に沿って摺動可能なＸ軸ステージであり、２５のＸ軸リニアモータおよび不図示のＸ軸位置計測手段とＸ軸制御手段によって位置決め可能に構成されている。２６はＸ軸ステージ上に取り付けられＺ軸回りに回転可能なθステージで不図示の回転位置計測手段とθ軸制御手段によって位置決めできるように構成されている。
【００３９】
２７はθステージ２６の上に取り付けられた基板チャックで１は基板チャック２７で吸着保持された基板、４０はノズルアライメント部であり、ノズルアライメント部４０は基板チャック２７に固定されたノズルアライメント支持部プレート４７の上に取り付けられており、４１のノズルアライメントカメラ、４４の基準マークホルダーに支持された基準マーク基板４３、４６のミラーホルダーに支持されたミラー４５により構成されており、基準マーク基板４３は、平行平面ガラス基板の上面に、中央に丸窓の開いた十字形状のクロムパターンをフォトリソグラフィー法で形成して作製した。
【００４０】
ノズルアライメントカメラ４１には不図示の同軸照明が取り付けられており、ミラー４５によって光軸を９０度上向きに折り曲げられて基準マーク基板４３を通して基準マーク基板４３上に形成された基準マーク４２を観察することができるように構成されている。また、ノズルアライメントカメラ４１には不図示の画像認識手段が接続されている。また基板チャック２７は熱膨張率が小さくて熱容量の大きい石を用いて製作した。こうすることで基板に塗布した有機発光材料インクの蒸発熱による基板および基板チャックの温度変化を抑えることが出来るため、基板自体の熱膨張を抑え、更に基板チャックの熱膨張を抑えられるためにノズルアライメントカメラの位置ズレを抑えることが出来る。こうすることで大面積の基板に対して塗布する場合においても位置ズレを抑えることが出来る。
【００４１】
３４は定盤１０の上に固定された基板アライメントカメラ支持フレーム、３０は３４の基板アライメントカメラ支持フレームに取り付けられた基板アライメントカメラ（１）、３１は３０と同様に取り付けられた基板アライメントカメラ（２）、３２は３０と同様に取り付けられた基板アライメントカメラ（３）、３３は３０と同様に取り付けられた基板アライメントカメラ（４）で、４つのアライメントカメラは４つの基板アライメントマーク１１の上方に配置されている。
【００４２】
基板アライメントカメラ（１）、（２）、（３）、（４）のそれぞれには、不図示の画像認識装置が接続されている。５６は定盤１０上に固定されたＺ軸支持フレーム、５１はＺ軸支持フレームに取り付けられたＺ軸ベース、５２はＺ軸ベース５１の上に取り付けられたＺ軸ガイド、５５はＺ軸ガイド５２によって摺動可能に支持されたＺ軸ステージで、Ｚ軸駆動モータ５４および不図示の制御手段によって位置決め可能に構成されている。
【００４３】
８５は複数ノズルを有するインク吐出ヘッドであり、図１４に示すようにマニホールド８１の下に複数のノズル穴８０を有するノズルプレート８２を取り付け、反対側の上部にはインク供給配管８３を接続して、インク供給配管８３から有機発光材料インクを不図示のインク供給ポンプで供給することでノズル穴８０から有機発光材料インクを吐出できるようになっている。複数のノズル穴は穴の直径を３０μｍ、穴間のピッチを３００μｍとした。更に、Ｘ軸ステージ、Ｙ軸ステージ、θ軸ステージ、Ｚ軸ステージ、ノズルアライメントカメラ用の不図示の画像認識手段、基板アライメントカメラ用の不図示の画像認識手段およびインク供給ポンプの動きを制御するメイン制御手段により構成されている。
【００４４】
次に、上記のように構成された本実施の形態の印刷装置の動作について説明する。
【００４５】
まず、ストライプ状の隔壁３および基板アライメントマーク１１を形成した基板１を、基板チャック２７の上に吸着固定する。次に、基板アライメントカメラの位置校正動作を行う。基板アライメントカメラの位置校正動作は、図４（ａ）に示すように、まず、θ軸ステージを原点に位置決めした状態で、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２１を移動させて基準マーク４２を基板アライメントカメラ（１）３０の下へ移動させる。その状態で基板アライメントカメラ（１）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。
【００４６】
その際の基板アライメントカメラ（１）３０の画像を図５（ａ）に示す。図５（ａ）の６１の一点鎖線のＸ方向座標がＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標がＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。
【００４７】
次に、Ｘ軸ステージ２４を基板アライメントマーク１１のＸ方向ピッチＸｐだけプラス方向に移動させて、基準マーク４２を基板アライメントカメラ（２）３１の下へ移動させる。その状態で基板アライメントカメラ（２）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。その際の基板アライメントカメラ（２）３１の画像を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）も図５（ａ）と同様に、６１の一点鎖線のＸ方向座標をＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標をＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。
【００４８】
更に、Ｘ軸ステージ２４を基板アライメントマーク１１のＸ方向ピッチＸｐだけマイナス方向に移動させ、Ｙ軸ステージ２１を基板アライメントマーク１１のＹ方向ピッチＹｐだけマイナス方向に移動させて基準マーク４２を基板アライメントカメラ（３）３２の下へ移動させる。その状態で基板アライメントカメラ（３）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。その際の基板アライメントカメラ（３）３２の画像を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）も図５（ａ）と同様に６１の一点鎖線のＸ方向座標をＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標をＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。更にＸ軸ステージ２４を基板アライメントマーク１１のＸ方向ピッチＸｐだけプラス方向に移動させて基準マーク４２を基板アライメントカメラ（４）３３の下へ移動させる。
【００４９】
その状態で基板アライメントカメラ（４）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。その際の基板アライメントカメラ（４）３３の画像を図５（ｄ）に示す。図５（ｄ）も図５（ａ）と同様に６１の一点鎖線のＸ方向座標をＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標をＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。
【００５０】
次に、ノズルアライメント動作について図６、図８を参照しながら説明する。
【００５１】
図６は、本実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラの構成を示す図であり、図８は、本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメント方法を示す図である。
【００５２】
図８（ａ）に示すように、θ軸ステージ２６を原点に位置決めした状態で、Ｘ軸ステージ２４およびＹ軸ステージ２１を移動させて基準マーク基板４３上に形成された基準マーク４２を、複数ノズルを有するインク吐出ヘッド８５の下面に取り付けられたノズルプレート８２に設けられたノズル穴８０の中の一番端のノズル穴の下へ位置決めし、Ｚ軸ステージを下降させてノズルプレートの下面と基準マーク基板の上面を微少間隙を開けて対向させる。その際のノズルアライメントカメラの画像を図７（ａ）に示す。
【００５３】
図７（ａ）に示すように画面内に、基準マーク４２と基準マークの中央の丸窓を通してノズル穴８０が観察される。観察された画像を不図示の画像認識手段で処理を行い基準マーク４２の丸穴の中央と、ノズル穴８０の中央との位置ズレを検出し、Ｘ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２１を微少量移動させることで図７（ｂ）に示すように丸窓の中央とノズル穴の中央が一致するように調節し、その時のＸ軸ステージの座標とＹ軸ステージの座標をノズルアライメント時ステージ座標（１）として記憶する。同様に図８（ｂ）に示すようにノズル穴８０の中の反対側の端のノズル穴の下へ位置決めして同様に丸窓の中央とノズル穴の中央が一致する時のＸ軸ステージの座標とＹ軸ステージの座標をノズルアライメント時ステージ座標（２）として記憶する。
【００５４】
次に、基板アライメント動作について、図９、図１０を参照しながら説明する。
【００５５】
図９は本実施の形態の印刷装置の基板アライメント方法を示す図であり、図１０は本実施の形態の印刷装置の基板アライメント時のカメラ画像を示す図である。
【００５６】
図９に示すようにＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２１を移動させて、基板１上の４隅に形成された基板アライメントマーク１１を基板アライメントカメラ（１）３０、基板アライメントカメラ（２）３１、基板アライメントカメラ（３）３２、基板アライメントカメラ（４）３３の下へ位置決めする。その状態での各アライメントカメラの画像を図１０（ａ）に示す。この状態で基板アライメントカメラに接続された不図示の画像認識装置で各カメラ画像内の基板アライメントマークの位置を計測し、各カメラ画像内の基板アライメント目標位置６２とのズレを算出し、その後Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２１、θ軸ステージ２６を微少に移動させて図１０（ｂ）に示すように基板アライメントマーク１１の中央と、基板アライメント目標位置６２とのズレが最小になるように調整する。
【００５７】
以上のようにして基準マークを用いて、基板アライメントカメラの位置校正を行い、更に同じ基準マークを用いてノズルアライメントを行った後に基板をアライメントを行い、ノズルアライメント時に記憶したノズルアライメント時ステージ座標（１）およびノズルアライメント時ステージ座標（２）、ノズルプレートのノズル穴８０の配置データ、基板１上の基板アライメントマーク１１の配置データおよび隔壁３の配置データを元に、メイン制御手段によって、ノズル中央と隔壁の溝中央の位置が一致するように塗布位置を算出し、図１５に示すように複数ノズルを有するインク吐出ヘッドから不図示のインク供給ポンプを動作させながら基板を走査することにより有機発光材料インクを隔壁に乗り上がることなく精度良く塗布することが出来た。
【００５８】
本実施の形態では、基材として大きさが３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、板厚が０．７ｍｍのガラス板を用い、隔壁として撥液性の隔壁材料を用い、隔壁の幅は４０μｍ、隔壁間の溝幅を６０μｍ、隔壁の高さは１μｍとした。ノズルプレートについては、溶液吐出ノズルについては穴の直径を３０μｍ、ピッチを３００μｍ、穴数を１３００穴とした。有機発光材料インクについては粘度１００ｍＰａ・ｓのものを用いた。
【００５９】
なお、本実施例では、溶液吐出ノズルを平面に穴を開けただけのものを示したが、この形状に限定するものではなく、突き出し形状のノズルであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の有機ＥＬディスプレイの製造装置は、画素ピッチが微細な有機ＥＬディスプレイの発光層を形成できるだけでなく、隔壁の溝内に中間層等を形成する場合においても適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 基板
１０ 定盤
１１ 基板アライメントマーク
１４ 有機発光材料インク
２０ Ｘ軸ガイド
２１ Ｙ軸ステージ
２２ Ｙ軸ガイド（１）
２３ Ｙ軸ガイド（２）
２４ Ｘ軸ステージ
２５ Ｘ軸リニアモータ
２６ θ軸ステージ
２７ 基板チャック
２８ Ｙ軸リニアモータ（１）
２９ Ｙ軸リニアモータ（２）
３０ 基板アライメントカメラ（１）
３１ 基板アライメントカメラ（２）
３２ 基板アライメントカメラ（３）
３３ 基板アライメントカメラ（４）
３４ 基板アライメントカメラ支持フレーム
４０ ノズルアライメント部
４１ ノズルアライメントカメラ
４２ 基準マーク
４３ 基準マーク基板
４４ 基準マーク基板ホルダー
４５ ミラー
４６ ミラーホルダー
４７ ノズルアライメント支持部プレート
５１ Ｚ軸ベース
５２ Ｚ軸ガイド
５３ ボールネジ
５４ Ｚ軸駆動モータ
５５ Ｚ軸ステージ
５６ Ｚ軸支持フレーム
８０ ノズル穴
８１ マニホールド
８２ ノズルプレート
８３ インク供給配管
８５ 複数ノズルを有するインク吐出ヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機ＥＬディスプレイにおける発光層に代表される機能膜を、塗布技術を利用して形成する印刷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄型、低消費電力、軽量のディスプレイへの要望が高まるなか、ディスプレイの機能膜を低コストの塗布方式によって製造する技術が注目を集めている。例えば、基板上に形成された隔壁で区切られた溝部に、凸版印刷法により有機発光材料インクを転写する方法が提案されている。しかしながら、凸版印刷法は版の伸縮によってディスプレイの周辺部で印刷の位置精度が確保できないという問題がある。これに対して、溶液吐出ヘッドを高精度に位置決め可能なステージに搭載して、高精度にノズル先端を隔壁間の溝部の上方へ近接させ塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これについて図１６及び図１７を用いて説明する。
【０００４】
図１６は、上述の従来の有機発光材料インクの塗布方法を示す図であり、図１７は、従来の液滴吐出装置の基板とヘッドのアライメント方法を示す図である。
【０００５】
図１６において１４０は定盤、１３４は定盤１４０の上面中央に配置されたＹ軸ステージ、１３５ａ、１３５ｂはＹ軸ステージ１３４の短手方向両外側に配置されたガイドレールであり、Ｙ軸ステージ１３４は不図示の第１可動部によってＹ軸方向に往復移動可能になっており、この第１可動部にＸ軸ステージ１３３が高精度に構成されている。すなわち、Ｙ軸ステージ１３４は、Ｘ軸ステージ１３３を副走査方向に往復移動させることが可能であると共に、該Ｘ軸ステージ１３３を高精度で位置決め可能でもある。なお、Ｘ軸ステージ１３３の下面には、上記ガイドレール１３５ａ、１３５ｂにその上方から被さり、該レール１３５ａ、１３５ｂに沿って摺動可能な略コの字形のガイド部材が設けられている。これにより、第１可動部によって副走査方向に移動させられるＸ軸ステージ１３３は、ガイドレール１３５ａ、１３５ｂによって確実にガイドされる。
【０００６】
Ｘ軸ステージ１３３は、Ｘ軸方向（主走査方向）に往復移動可能な不図示の第２可動部を備えており、この第２可動部には、Ｚ軸回りに回転可能なθ軸ステージ１３２が固定されている。また、θステージ１３２の上面にはチャック１３１が固定されている。さらに、チャック１３１は不図示のポンプにチューブを介して繋がれており、ポンプが空気を吸引すると、チャック１３１の上に基板１２０が該チャック１３１に吸着保持される。
【０００７】
以上の構成によって、ガラス基板１２０を主走査方向、及び、副走査方向に高精度で位置決め可能であり、かつ、Ｚ軸回りの角度補正も可能である。また、Ｘ軸ステージ１３３の第２可動部にはヘッドアライメントカメラ１０１が取り付けられている。よって、ヘッドアライメントカメラ１０１の撮像位置は、第２可動部自体が主走査方向に移動すると、これに伴って同方向に移動する。一方、θ軸ステージ１３２がＺ軸回りに回転しても、これに伴って移動することはない。
【０００８】
更に、定盤１４０上には、支柱１４２ａ、１４２ｂが主走査方向に対向して固定されている。各々の支柱１４２ａ、１４２ｂの上端には、相手方の支柱に向けて延在するブロック状のブリッジ１４１ａ、１４１ｂが固定され、両ブリッジ１４１ａ、１４１ｂの端面同士は、ヘッドステージ１３０を挟んで対向している。このヘッドステージ１３０は、Ｚ軸回りに回転可能な不図示の第３可動部を備えており、この第３可動部にヘッド１１０が固定されている。更に、ブリッジ１４１ａ、１４１ｂとは、補強用のステー１０３によって互いに連結されており、このステー１０３には基板アライメントカメラ１０２が取り付けられている。以上の構成によって、ヘッド１１０のＺ軸回りの角度補正が可能である。
【０００９】
図１６に示す液滴吐出装置のアライメント手順について、図１７を参照しながら説明する。
【００１０】
図１７は、図１６に示すヘッド１１０、ガラス基板１２０、ヘッドアライメントカメラ１０１、および基板アライメントカメラ１０２の相対関係を模式的に示す拡大図である。ここで、ヘッド１１０の底面（フェイス面）にはヘッドアライメントマーク１１１ａ、１１１ｂが設けられている。また、ガラス基板１２０の上面には基板アライメントマーク１２１ａ、１２１ｂが設けられている。
【００１１】
アライメントを行う際は、まず、ヘッドアライメントカメラ１０１をヘッドアライメントマーク１１１ａの下に移動させ、ヘッドアライメントマーク１１１ａの位置を読み込む。同様に、ヘッドアライメントマーク１１１ｂの下にヘッドアライメントカメラ１０１を移動させ、ヘッドアライメントマーク１１１ｂの位置を読み込む。次に、ヘッドアライメントマーク１１１ａ、１１１ｂの位置からヘッド１１０の傾きを算出し、その角度だけヘッド１１０を回転させて傾きを補正する。補正後にヘッドアライメントマーク１１１ａ、１１１ｂの位置を再度読み込み、補正度のヘッド１１０の傾きおよび位置を記憶しておく。その後、基板アライメントカメラ１０２の下に基板アライメントマーク１２１ａを移動させ、基板アライメントマーク１２１ａの位置を読み込む。同時に、基板アライメントマーク１２１ｂを基板アライメントカメラ１０２の下に移動させて、基板アライメントマーク１２１ｂの位置を読み込む。
【００１２】
次に、基板アライメントマーク１２１ａ、１２１ｂの位置からガラス基板１２０の傾きを算出し、その角度だけガラス基板１２０を回転させて傾きを補正する。補正後に基板アライメントマーク１２１ａ、１２１ｂの位置を再度読み込み、ガラス基板１２０の傾きおよび位置を記憶しておく。最後に、補正後のヘッド１１０およびガラス基板１２０の位置から、両者の相対的位置関係を把握し、描画開始位置を決定する。
【００１３】
以上のように、高精度な位置決めが可能なステージを有する液滴吐出装置を備えると共に、描画開始前にアライメントを実行することによって、描画精度の向上を図っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−１１４５０６号公報（第２頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、前述の方法で有機ＥＬディスプレイのような大面積の基板に機能材料溶液を塗布する場合には、以下のような問題を生じることになる。
【００１６】
すなわち、基板アライメントカメラ１０２を支持する、支柱１４２、ブリッジ１４１、ステー１０３の熱膨張による伸縮、およびヘッドアライメントカメラ１０１を取り付けてあるＸ軸ステージ１３３の第２可動部とチャック１３１との相対位置の熱膨張による変動によって、高精度な位置決めが可能なステージを用いているにも関わらず、基板とヘッドを正確にアライメントできなくなる。
【００１７】
その結果、基板の必要な位置へ機能材料溶液を塗布出来ないと言う問題が生じる。
【００１８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、液滴吐出ヘッドを用いて機能材料溶液を塗布する場合において、大面積の基板に対しても、基材全面にわたって正確な塗布を行うことが可能な印刷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明の印刷装置は、基板に向けてノズル穴より機能材料溶液を吐出する溶液吐出ヘッドと、前記基板を保持するための保持手段とが対向して配置され、前記溶液吐出ヘッドと前記保持手段によって保持された前記基板とを相対移動させながら前記溶液吐出ヘッドから前記基板に向けて前記機能材料溶液を吐出する印刷装置において、前記基板の位置を計測する基板位置計測手段と、前記ノズル穴の位置を計測するノズル穴位置計測手段を備え、更に前記ノズル穴位置計測手段に、前記ノズル穴の位置計測の基準となる基準マークを備え、前記基板位置計測手段の位置を前記基準マークで校正できるように構成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
また、より好ましくは、前記保持手段の材質が石で構成されており、前記ノズル穴位置計測手段が、前記保持手段に締結されていることが望ましい。また、より好ましくは、前記基板位置計測手段と前記ノズル穴位置計測手段に、画像認識機能を有するカメラを用い、更に前記基準マークとしてガラス板上に形成したマークを用い、前記マークを基準にノズル位置を計測し、前記マーク位置を基準に前記基板位置計測手段の位置校正を行うことが望ましい。
【００２１】
また、より好ましくは、前記マークが十字の中央に丸穴を開けた形状であることが望ましい。更により好ましくは、前記ノズル基準位置計測手段に備えた基準位置マークを用いた前記基板位置計測手段の位置校正処理を、印刷直前に実施すると良い。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の印刷装置によれば、有機ＥＬディスプレイのような大面積の基板に機能材料溶液を必要な場所にのみ塗布する場合においても、確実に必要な場所のみ正確に塗布することを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態の印刷装置を示す図
【図２】本発明の実施の形態の印刷装置のステージ部分の拡大図
【図３】本発明の実施の形態の印刷装置の基準マーク基板を示す図
【図４】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメントカメラの位置校正方法を説明する図
【図５】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメントカメラの位置校正時のカメラ画像を示す図
【図６】本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラの構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラのカメラ画像を示す図
【図８】本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメント方法を示す図
【図９】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメント方法を示す図
【図１０】本発明の実施の形態の印刷装置の基板アライメント時のカメラ画像を示す図
【図１１】本発明の実施の形態で作成した有機ＥＬディスプレイの構造を示す図
【図１２】本発明の実施の形態で作成した有機ＥＬディスプレイの隔壁の配置を示す図
【図１３】本発明の実施の形態で作成した有機ＥＬディスプレイの発光層の形成段階を示す図
【図１４】本発明の実施の形態の印刷装置の複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを上下反対向けにして示した図
【図１５】本発明の実施の形態の印刷装置の複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを用いて有機ＥＬディスプレイの発光層を塗布する様子を示す図
【図１６】従来の液滴吐出装置の構成を示す図
【図１７】従来の液滴吐出装置の基板とヘッドのアライメント方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
なお、本実施の形態では、機能材料溶液として有機発光材料を溶剤に溶解した有機発光材料インクを用いて有機ＥＬディスプレイの発光層を形成する取組みを行った。
【００２６】
まず、本実施の形態で作製した有機ＥＬディスプレイの構造について説明する。
【００２７】
図１１は本発明の実施の形態で作製した有機ＥＬディスプレイの構造を示す図である。
【００２８】
図１１（ａ）は、有機ＥＬディスプレイの平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【００２９】
図１１において、１は基板、２は基板の上に形成した第１電極である。本実施の形態では基板１には厚さ０．７ｍｍのガラス板を用い、第１電極２の材料としてはＩＴＯを用いてフォトリソグラフィー法によってパターニングした。３は第１電極２の上に形成した隔壁、４は隔壁３により形作られた溝部に形成した赤色（Ｒ）有機発光層、５は緑色（Ｇ）有機発光層、６は青色（Ｂ）有機発光層で発光層の厚さは７０ｎｍ程度とした。隔壁３の材料としては、パターニング後に有機発光材料インクに対して撥液性を発現し、接触角が５０ｄｅｇ以上となるようにフッ素を含有させた感光性樹脂材料を用いてフォトリソグラフィー法によってパターニングした。７は有機発光層４、５、６の上に形成された第２電極である。第２電極の材料としてはＡｌを用い、マスク越しの真空蒸着法によってパターニングした。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る有機ＥＬディスプレイの有機発光層の形成方法を、図１２及び図１３を用いて説明する。
【００３１】
図１２は、本実施の形態で作製した有機ＥＬディスプレイの隔壁の配置を示す図であり、図１３は、本実施の形態で作製した発光層の形成段階を示す図である。
【００３２】
なお、本実施の形態では、図１２に示すように、基材１の上に隔壁３を形成した。隔壁の幅は４０μｍ、隔壁間の溝幅を６０μｍ、隔壁の高さは１μｍとした。１１は隔壁３と同時に形成した基板アライメントマークで、基板の四隅に配置されている。
【００３３】
まず、隔壁間の溝へ赤色（Ｒ）有機発光材料インクを塗布して乾燥させて図１３（ａ）の赤色（Ｒ）有機発光層４を形成し、その後、緑色（Ｇ）有機発光材料インクを塗布して乾燥させて、図１３（ｂ）の緑色（Ｇ）有機発光層５を形成する。次に、青色（Ｂ）有機発光材料インクを塗布して乾燥させて、図１３（ｃ）の青色（Ｂ）有機発光層６を形成した。
【００３４】
次いで、上記の有機発光材料インクの塗布方法を、図１〜図５、図７、図１４、図１５を参照して説明する。
【００３５】
図１は、本実施の形態の印刷装置を示す図であり、図２は本発明の実施の形態の印刷装置のステージ部分の拡大図である。また、図３は、本実施の形態の印刷装置の基準マーク基板を示す図であり、図４は、本実施の形態の印刷装置の基板アライメントカメラの位置校正方法を説明する図である。
【００３６】
また、図５は、本実施の形態の印刷装置の基板アライメントの位置校正時のカメラ画像を示す図であり、図７は、本実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラのカメラ画像を示す図である。更に、図１４は、本実施の形態の印刷装置の複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを上下反対向けにして示した図であり、図１５は、本実施の形態の印刷装置で有機ＥＬディスプレイの発光層を複数ノズルを有するインク吐出ヘッドを用いて塗布する様子を示す図である。
【００３７】
図１、図２、図３、図１４において、１０は定盤、２２は定盤１０の上に取り付けられたＹ軸ガイド（１）、２３は定盤１０の上に取り付けられたＹ軸ガイド（２）、２１はＹ軸ガイド（１）とＹ軸ガイド（２）に沿って摺動可能なＹ軸ステージであり、２８のＹ軸リニアモータ（１）、２９のＹ軸リニアモータ（２）、及び、不図示のＹ軸位置計測手段とＹ軸制御手段によって位置決め可能に構成されている。
【００３８】
２０はＹ軸ステージ２１上に構成されたＸ軸ガイド、２４はＸ軸ガイド２０に沿って摺動可能なＸ軸ステージであり、２５のＸ軸リニアモータおよび不図示のＸ軸位置計測手段とＸ軸制御手段によって位置決め可能に構成されている。２６はＸ軸ステージ上に取り付けられＺ軸回りに回転可能なθステージで不図示の回転位置計測手段とθ軸制御手段によって位置決めできるように構成されている。
【００３９】
２７はθステージ２６の上に取り付けられた基板チャックで１は基板チャック２７で吸着保持された基板、４０はノズルアライメント部であり、ノズルアライメント部４０は基板チャック２７に固定されたノズルアライメント支持部プレート４７の上に取り付けられており、４１のノズルアライメントカメラ、４４の基準マークホルダーに支持された基準マーク基板４３、４６のミラーホルダーに支持されたミラー４５により構成されており、基準マーク基板４３は、平行平面ガラス基板の上面に、中央に丸窓の開いた十字形状のクロムパターンをフォトリソグラフィー法で形成して作製した。
【００４０】
ノズルアライメントカメラ４１には不図示の同軸照明が取り付けられており、ミラー４５によって光軸を９０度上向きに折り曲げられて基準マーク基板４３を通して基準マーク基板４３上に形成された基準マーク４２を観察することができるように構成されている。また、ノズルアライメントカメラ４１には不図示の画像認識手段が接続されている。また基板チャック２７は熱膨張率が小さくて熱容量の大きい石を用いて製作した。こうすることで基板に塗布した有機発光材料インクの蒸発熱による基板および基板チャックの温度変化を抑えることが出来るため、基板自体の熱膨張を抑え、更に基板チャックの熱膨張を抑えられるためにノズルアライメントカメラの位置ズレを抑えることが出来る。こうすることで大面積の基板に対して塗布する場合においても位置ズレを抑えることが出来る。
【００４１】
３４は定盤１０の上に固定された基板アライメントカメラ支持フレーム、３０は３４の基板アライメントカメラ支持フレームに取り付けられた基板アライメントカメラ（１）、３１は３０と同様に取り付けられた基板アライメントカメラ（２）、３２は３０と同様に取り付けられた基板アライメントカメラ（３）、３３は３０と同様に取り付けられた基板アライメントカメラ（４）で、４つのアライメントカメラは４つの基板アライメントマーク１１の上方に配置されている。
【００４２】
基板アライメントカメラ（１）、（２）、（３）、（４）のそれぞれには、不図示の画像認識装置が接続されている。５６は定盤１０上に固定されたＺ軸支持フレーム、５１はＺ軸支持フレームに取り付けられたＺ軸ベース、５２はＺ軸ベース５１の上に取り付けられたＺ軸ガイド、５５はＺ軸ガイド５２によって摺動可能に支持されたＺ軸ステージで、Ｚ軸駆動モータ５４および不図示の制御手段によって位置決め可能に構成されている。
【００４３】
８５は複数ノズルを有するインク吐出ヘッドであり、図１４に示すようにマニホールド８１の下に複数のノズル穴８０を有するノズルプレート８２を取り付け、反対側の上部にはインク供給配管８３を接続して、インク供給配管８３から有機発光材料インクを不図示のインク供給ポンプで供給することでノズル穴８０から有機発光材料インクを吐出できるようになっている。複数のノズル穴は穴の直径を３０μｍ、穴間のピッチを３００μｍとした。更に、Ｘ軸ステージ、Ｙ軸ステージ、θ軸ステージ、Ｚ軸ステージ、ノズルアライメントカメラ用の不図示の画像認識手段、基板アライメントカメラ用の不図示の画像認識手段およびインク供給ポンプの動きを制御するメイン制御手段により構成されている。
【００４４】
次に、上記のように構成された本実施の形態の印刷装置の動作について説明する。
【００４５】
まず、ストライプ状の隔壁３および基板アライメントマーク１１を形成した基板１を、基板チャック２７の上に吸着固定する。次に、基板アライメントカメラの位置校正動作を行う。基板アライメントカメラの位置校正動作は、図４（ａ）に示すように、まず、θ軸ステージを原点に位置決めした状態で、Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２１を移動させて基準マーク４２を基板アライメントカメラ（１）３０の下へ移動させる。その状態で基板アライメントカメラ（１）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。
【００４６】
その際の基板アライメントカメラ（１）３０の画像を図５（ａ）に示す。図５（ａ）の６１の一点鎖線のＸ方向座標がＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標がＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。
【００４７】
次に、Ｘ軸ステージ２４を基板アライメントマーク１１のＸ方向ピッチＸｐだけプラス方向に移動させて、基準マーク４２を基板アライメントカメラ（２）３１の下へ移動させる。その状態で基板アライメントカメラ（２）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。その際の基板アライメントカメラ（２）３１の画像を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）も図５（ａ）と同様に、６１の一点鎖線のＸ方向座標をＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標をＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。
【００４８】
更に、Ｘ軸ステージ２４を基板アライメントマーク１１のＸ方向ピッチＸｐだけマイナス方向に移動させ、Ｙ軸ステージ２１を基板アライメントマーク１１のＹ方向ピッチＹｐだけマイナス方向に移動させて基準マーク４２を基板アライメントカメラ（３）３２の下へ移動させる。その状態で基板アライメントカメラ（３）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。その際の基板アライメントカメラ（３）３２の画像を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）も図５（ａ）と同様に６１の一点鎖線のＸ方向座標をＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標をＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。更にＸ軸ステージ２４を基板アライメントマーク１１のＸ方向ピッチＸｐだけプラス方向に移動させて基準マーク４２を基板アライメントカメラ（４）３３の下へ移動させる。
【００４９】
その状態で基板アライメントカメラ（４）に接続された不図示の画像認識手段で画面内の基準マークの中心位置を測定する。その際の基板アライメントカメラ（４）３３の画像を図５（ｄ）に示す。図５（ｄ）も図５（ａ）と同様に６１の一点鎖線のＸ方向座標をＸ方向の基準位置、６０の一点鎖線のＹ方向座標をＹ方向の基準位置、一点鎖線６０と６１の交点６２が基板アライメント目標位置である。
【００５０】
次に、ノズルアライメント動作について図６、図８を参照しながら説明する。
【００５１】
図６は、本実施の形態の印刷装置のノズルアライメントカメラの構成を示す図であり、図８は、本発明の実施の形態の印刷装置のノズルアライメント方法を示す図である。
【００５２】
図８（ａ）に示すように、θ軸ステージ２６を原点に位置決めした状態で、Ｘ軸ステージ２４およびＹ軸ステージ２１を移動させて基準マーク基板４３上に形成された基準マーク４２を、複数ノズルを有するインク吐出ヘッド８５の下面に取り付けられたノズルプレート８２に設けられたノズル穴８０の中の一番端のノズル穴の下へ位置決めし、Ｚ軸ステージを下降させてノズルプレートの下面と基準マーク基板の上面を微少間隙を開けて対向させる。その際のノズルアライメントカメラの画像を図７（ａ）に示す。
【００５３】
図７（ａ）に示すように画面内に、基準マーク４２と基準マークの中央の丸窓を通してノズル穴８０が観察される。観察された画像を不図示の画像認識手段で処理を行い基準マーク４２の丸穴の中央と、ノズル穴８０の中央との位置ズレを検出し、Ｘ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２１を微少量移動させることで図７（ｂ）に示すように丸窓の中央とノズル穴の中央が一致するように調節し、その時のＸ軸ステージの座標とＹ軸ステージの座標をノズルアライメント時ステージ座標（１）として記憶する。同様に図８（ｂ）に示すようにノズル穴８０の中の反対側の端のノズル穴の下へ位置決めして同様に丸窓の中央とノズル穴の中央が一致する時のＸ軸ステージの座標とＹ軸ステージの座標をノズルアライメント時ステージ座標（２）として記憶する。
【００５４】
次に、基板アライメント動作について、図９、図１０を参照しながら説明する。
【００５５】
図９は本実施の形態の印刷装置の基板アライメント方法を示す図であり、図１０は本実施の形態の印刷装置の基板アライメント時のカメラ画像を示す図である。
【００５６】
図９に示すようにＸ軸ステージ２４とＹ軸ステージ２１を移動させて、基板１上の４隅に形成された基板アライメントマーク１１を基板アライメントカメラ（１）３０、基板アライメントカメラ（２）３１、基板アライメントカメラ（３）３２、基板アライメントカメラ（４）３３の下へ位置決めする。その状態での各アライメントカメラの画像を図１０（ａ）に示す。この状態で基板アライメントカメラに接続された不図示の画像認識装置で各カメラ画像内の基板アライメントマークの位置を計測し、各カメラ画像内の基板アライメント目標位置６２とのズレを算出し、その後Ｘ軸ステージ２４、Ｙ軸ステージ２１、θ軸ステージ２６を微少に移動させて図１０（ｂ）に示すように基板アライメントマーク１１の中央と、基板アライメント目標位置６２とのズレが最小になるように調整する。
【００５７】
以上のようにして基準マークを用いて、基板アライメントカメラの位置校正を行い、更に同じ基準マークを用いてノズルアライメントを行った後に基板をアライメントを行い、ノズルアライメント時に記憶したノズルアライメント時ステージ座標（１）およびノズルアライメント時ステージ座標（２）、ノズルプレートのノズル穴８０の配置データ、基板１上の基板アライメントマーク１１の配置データおよび隔壁３の配置データを元に、メイン制御手段によって、ノズル中央と隔壁の溝中央の位置が一致するように塗布位置を算出し、図１５に示すように複数ノズルを有するインク吐出ヘッドから不図示のインク供給ポンプを動作させながら基板を走査することにより有機発光材料インクを隔壁に乗り上がることなく精度良く塗布することが出来た。
【００５８】
本実施の形態では、基材として大きさが３７０ｍｍ×４７０ｍｍ、板厚が０．７ｍｍのガラス板を用い、隔壁として撥液性の隔壁材料を用い、隔壁の幅は４０μｍ、隔壁間の溝幅を６０μｍ、隔壁の高さは１μｍとした。ノズルプレートについては、溶液吐出ノズルについては穴の直径を３０μｍ、ピッチを３００μｍ、穴数を１３００穴とした。有機発光材料インクについては粘度１００ｍＰａ・ｓのものを用いた。
【００５９】
なお、本実施例では、溶液吐出ノズルを平面に穴を開けただけのものを示したが、この形状に限定するものではなく、突き出し形状のノズルであっても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の有機ＥＬディスプレイの製造装置は、画素ピッチが微細な有機ＥＬディスプレイの発光層を形成できるだけでなく、隔壁の溝内に中間層等を形成する場合においても適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 基板
１０ 定盤
１１ 基板アライメントマーク
１４ 有機発光材料インク
２０ Ｘ軸ガイド
２１ Ｙ軸ステージ
２２ Ｙ軸ガイド（１）
２３ Ｙ軸ガイド（２）
２４ Ｘ軸ステージ
２５ Ｘ軸リニアモータ
２６ θ軸ステージ
２７ 基板チャック
２８ Ｙ軸リニアモータ（１）
２９ Ｙ軸リニアモータ（２）
３０ 基板アライメントカメラ（１）
３１ 基板アライメントカメラ（２）
３２ 基板アライメントカメラ（３）
３３ 基板アライメントカメラ（４）
３４ 基板アライメントカメラ支持フレーム
４０ ノズルアライメント部
４１ ノズルアライメントカメラ
４２ 基準マーク
４３ 基準マーク基板
４４ 基準マーク基板ホルダー
４５ ミラー
４６ ミラーホルダー
４７ ノズルアライメント支持部プレート
５１ Ｚ軸ベース
５２ Ｚ軸ガイド
５３ ボールネジ
５４ Ｚ軸駆動モータ
５５ Ｚ軸ステージ
５６ Ｚ軸支持フレーム
８０ ノズル穴
８１ マニホールド
８２ ノズルプレート
８３ インク供給配管
８５ 複数ノズルを有するインク吐出ヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル穴を有しかつノズル穴から機能材料溶液を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドと対向して配置され基板を保持する保持手段と、を備える印刷装置において、
前記吐出ヘッドと前記保持手段とは相対的に移動可能とする移動手段と、前記基板の位置を計測する基板位置計測手段と、前記ノズル穴の位置を計測するノズル穴位置計測手段とを更に備え、
前記ノズル穴位置計測手段に、前記ノズル穴の位置計測の基準となる基準マークを有し、前記基板位置計測手段の位置を前記基準マークで校正すること
を特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記保持手段の材質は石で構成されており、
前記ノズル穴位置計測手段は、前記保持手段に締結されている、請求項１記載の印刷装置。
【請求項３】
前記基板位置計測手段と前記ノズル穴位置計測手段とに、画像認識機能を有するカメラを備え、基板上に形成したマークを基準マークとして、
前記マークを基準にノズル位置を計測し、前記マーク位置を基準に前記基板位置計測手段の位置校正を行う、請求項１又は２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記基準マークは、十字の中央に丸穴を開けた形状である、請求項１〜３の何れか一項に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記基準位置マークを用いた前記基板位置計測手段の位置校正処理を、印刷直前に実施する、請求項１〜４の何れか一項に記載の印刷装置。
【請求項１】
ノズル穴を有しかつノズル穴から機能材料溶液を吐出する吐出ヘッドと、前記吐出ヘッドと対向して配置され基板を保持する保持手段と、を備える印刷装置において、
前記吐出ヘッドと前記保持手段とは相対的に移動可能とする移動手段と、前記基板の位置を計測する基板位置計測手段と、前記ノズル穴の位置を計測するノズル穴位置計測手段とを更に備え、
前記ノズル穴位置計測手段に、前記ノズル穴の位置計測の基準となる基準マークを有し、前記基板位置計測手段の位置を前記基準マークで校正すること
を特徴とする印刷装置。
【請求項２】
前記保持手段の材質は石で構成されており、
前記ノズル穴位置計測手段は、前記保持手段に締結されている、請求項１記載の印刷装置。
【請求項３】
前記基板位置計測手段と前記ノズル穴位置計測手段とに、画像認識機能を有するカメラを備え、基板上に形成したマークを基準マークとして、
前記マークを基準にノズル位置を計測し、前記マーク位置を基準に前記基板位置計測手段の位置校正を行う、請求項１又は２に記載の印刷装置。
【請求項４】
前記基準マークは、十字の中央に丸穴を開けた形状である、請求項１〜３の何れか一項に記載の印刷装置。
【請求項５】
前記基準位置マークを用いた前記基板位置計測手段の位置校正処理を、印刷直前に実施する、請求項１〜４の何れか一項に記載の印刷装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１１−２４９１９５（Ｐ２０１１−２４９１９５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２２５４５（Ｐ２０１０−１２２５４５）
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２８日（２０１０．５．２８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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