JP2008180872A - スペーサインク散布方法、プログラム、液晶パネルの製造方法、スペーサインク散布装置及び液晶パネル - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサインクを散布するのに並行して、スペーサインクの散布精度を検証することによって、処理の迅速化・効率化を図り、製品の歩留まりを向上させることを目的とする。
【解決手段】基板１を搬送テーブル２０上に配置し、スペーサインクを滴下するインクジェット手段２３を搬送テーブル２０に対向配設し、これらテーブル２０とインクジェット手段２３とを相対移動させながら、基板１の表面にスペーサインクを散布するインク散布工程と、散布したスペーサインクの散布精度を、画像認識を用いて検証する検証工程と、基板１上のスペーサインクの液滴を乾燥させて、インクを除去してスペーサ４を残存させる乾燥工程と、を有し、検証工程では、インク散布工程の搬送テーブル２０上に基板１を配置したままで、この基板１上における未乾燥状態のスペーサインクの散布精度を検証する。
【選択図】 図６

Description

本発明は、液晶パネル等の表示パネルとして、相互に重ね合わせられる２枚の透明基板間に、液晶封入空間を形成するために、一方の透明基板の表面に、セルギャップを構成する隙間を形成するために、微小粒子からなるスペーサを含有するスペーサインクの液滴を散布して行われる基板のスペーサインク散布方法、このスペーサインク散布方法を実行するためのプログラム、またこのようにしてスペーサを均一に分散させた透明基板に他の透明基板を重ね合せることによって、均一な隙間からなるセルギャップを有する液晶パネルの製造方法及び液晶パネルに関するものである。

液晶表示装置として、例えばカラーＴＦＴ液晶パネルは、共にガラス等の透明基板からなるＴＦＴ基板とカラーフィルタとを接合させたものから構成されるが、これらＴＦＴ基板とカラーフィルタとは密着状態ではなく、所謂セルギャップと呼ばれる微小な隙間を介して接合されるものであり、この隙間に液晶が封入される。この液晶封入空間を形成する微小隙間はスペーサにより確保されるようになっている。スペーサは球状の微小粒子からなるものであって、液晶パネルとして構成する場合、カラーフィルタ基板側に散布されるのが一般的である。

セルギャップとなる隙間を均一なものとするために、スペーサを構成する微小粒子は基板全体に均一に分散させる必要がある。しかも、このＴＦＴ基板に接合されるカラーフィルタ基板には、ＴＦＴ基板の画素に対応するように、ＲＧＢのカラーフィルタが設けられ、これら各色の画素間にはブラックマトリクスが形成される。スペーサは不透明な粒子であるから、液晶パネルにおける画像の画質低下を防止するために、スペーサは各色のフィルタが形成されている画素領域を避けて、ブラックマトリクスの領域に配置する。このために、スペーサの散布位置を制御し、確実にブラックマトリクス領域に指向させなければならない。

このスペーサの散布位置を制御するために、その散布手段として、インクジェット方式によるものが、例えば特許文献１において提案されている。ここで、インクジェットに用いられるスペーサは、その粒径が約５μｍ以下であって、好ましくは３〜５μｍ程度の微小な球形状をしている。現在実用化されているこの種の用途に用いられるインクジェットノズルの孔径は３０μｍ程度である。スペーサは溶剤を含むインクに均一に分散させることによって、スペーサインクとなし、このスペーサインクをインクジェットノズルから基板に向けて噴射させて、基板上には液滴として付着させるが、噴射された液滴内に、少なくとも１個、最大で４〜５個程度のスペーサが含まれるように、インクとスペーサとの混合比を設定する。

そして、例えば基板を所定の方向、つまりＸ方向に搬送するテーブルに位置決めした状態でセットしておき、所定数の噴射ノズルを設けたインクジェットヘッドを基板に対面させた状態で、基板をＸ方向に移動させる間に、この基板の送りと直交する方向、つまりＹ方向に走査するようにして基板表面の全体にわたってスペーサインクを散布することができる。
特開２０００−１６４６４９号公報

ところで、液晶パネルを形成するには、スペーサインクを基板の表面全体に散布してインクを乾燥させてスペーサを定着・固定させた後に、もう１枚の基板を重ね合せることによって、所定の隙間を有するパネルが形成されるようになり、この隙間に液晶が封入される。基板表面の全体にスペーサを分布させることによって、隙間の均一化を図るが、このためには、基板表面におけるスペーサの分散密度を均一化する必要がある。しかしながら、インクジェットを構成するノズルに詰まりが発生すると、液滴の抜けが生じ、またノズルから液滴を噴射するときの振動や基板動作時のヨーイング等により的確な場所に液滴を滴下することができなくなることがある。このため、スペーサ粒子の偏在を生じ、基板表面におけるスペーサ粒子の密度の均一化が損なわれる可能性がある。その結果、２枚の基板を重ね合せたときに、その間に形成される隙間が変動し、正確なセルギャップが形成できなくなってしまう。

このため、スペーサインクの散布精度を検証する必要があるが、これを別個独立の工程とすると、その分処理の遅延化、効率の低下を招来する。また、散布精度の検証ステージを別個独立に設けると、ステージ構成が複雑且つ大型になる。一方、スペーサインクの散布精度が適正でない場合には、不良品として取り扱うのではなく、再度基板の洗浄を行って、スペーサインクを散布することにより、有効利用ができる。しかし、スペーサインクの散布が完全に終了した後に、別個独立に設けられる検証ステージで検証を行うと、インクが乾燥してしまい、完全に洗浄することが難しい場合がある。その結果、その修復は不可能になり、この基板は不良品となることがあり、製品の歩留まりが悪くなってしまうという問題点がある。

従って、本発明の目的とするところは、スペーサインクを散布するのに並行して、スペーサインクの散布精度を検証することによって、処理の迅速化・効率化を図り、製品の歩留まりを向上させることにある。

前述した目的を達成するため、本発明のスペーサインク散布方法は、２枚の透明基板間に微小粒子からなるスペーサを介在させることによって所定の隙間をもって接合させたパネルを形成するために、前記スペーサをインクに含有させたスペーサインクを一方の透明基板に分散的に付着させるためのスペーサインク散布方法であって、前記透明基板をテーブル上に配置し、前記スペーサインクを滴下するインクジェット手段をこのテーブルに対向配設し、これらテーブルとインクジェット手段とを相対移動させながら、前記透明基板の表面に前記スペーサインクを散布するインク散布工程と、散布したスペーサインクの散布精度を、画像認識を用いて検証する検証工程と、前記透明基板上の前記スペーサインクの液滴を乾燥させて、前記インクを除去してスペーサを残存させる乾燥工程と、を有し、前記検証工程では、前記インク散布工程の前記テーブル上に前記透明基板を配置したままで、この透明基板上における未乾燥状態のスペーサインクの散布精度を検証することを特徴とする。

スペーサインクの分布にばらつきが生じている場合には、基板を洗浄することにより再生して修復することができる。ただし、基板の洗浄はインクが乾燥してから行うのではなく、洗浄後ただちに行うことが好ましい。従って、以上の各工程を行うことにより、本発明のスペーサインク散布方法は、スペーサインクを透明基板に滴下した直後に、つまりインクが乾燥する前に、画像認識を行って、散布精度を検証している。これにより、インクが未乾燥状態で検証することができ、スペーサの分布にばらつきが生じているものを迅速に検証することができる。そして、基板の修復が必要なものを即座に振り分けられるため、歩留まりの向上に資することになる。

前記の検証工程による画像認識は、インク散布工程の実行中に行うことが好ましい。これにより、両工程をオーバーラップさせることができ、処理の効率化・迅速化が可能になる。また、スペーサインクを滴下するステージ上でスペーサインクの散布精度を検証しているため、ステージを兼用することができ、検証用のステージを別個に設ける必要がなくなり、装置の大型化・複雑化を回避することができる。

検証工程の具体的な処理方法としては、透明基板上の特異点を基準位置とし、この基準位置と複数のスペーサインクとを含む領域を撮像可能な位置にまでテーブル又は撮像手段を移動させ、領域を撮像して画像を取得する画像取得工程と、画像に含まれる基準位置をパターンマッチングにより検出する基準位置検出工程と、基準位置に基づいて、予め定められたエリアを検出して、このエリアをサーチして、エリア内にあるスペーサインクを検出するスペーサインク検出工程と、検出されたスペーサインクの個数をカウントして、正常な個数であるか否かを判定するスペーサインク個数判定工程と、検出されたスペーサインクの位置が夫々許容誤差範囲内にあるかに基づいて、スペーサインクの散布精度が正常であるか否かを判定するスペーサインク散布精度判定工程と、を有している。

透明基板上の特異点を基準位置として、この基準位置とスペーサインクとを含む画像を取得して、画像処理を行うことにより、基準位置から一定の相対位置関係にある所定範囲にスペーサインクが形成されているか否かを検証することができる。スペーサインクの個数が正常でない場合、またスペーサインクの位置が許容誤差範囲内にない場合には、迅速に修復が必要であると判定することができる。

基準位置を検出する手法としてはパターンマッチングを適用することができる。透明基板上には所定のパターンが形成されているため、特徴点を容易に基準位置として検出できるからである。そして、基準位置から所定の位置にある一定範囲をサーチするエリアとして検出し、位置関係を確実に維持しながら、エリアの中に含まれるスペーサインクを検出する。

スペーサインクが透明基板に滴下されたときには、その形状は一定ではない。従って、パターンマッチングによりスペーサインクを認識することは困難である。また、透明基板上には所定のパターンが形成され、スペーサインクは格別着色されていないため、スペーサインクを検出することが難しい。そこで、スペーサインクをサーチするときのエリアとして、スペーサインクのみが重心を持つようにする。サーチするときには、パターンが形成されている部位と形成されていない部位とで二値化を行う。形成されているパターン及びスペーサインクが二値化処理により検出されるが、スペーサインクのみが重心を持つようにエリアが区切られているため、重心を持たないパターンを排除するような処理を行うことにより、スペーサインクを確実に検出することができる。二値化処理を行うのは、主に信号処理を容易にするためである。

スペーサインクが検出されると、エリアの中のスペーサインクの個数がカウントされる。カウントしたスペーサインクの個数が、本来の個数と一致しているか否かを判定し、一致していなければ、スペーサインクに過不足があるため、スペーサインクが適正に散布されていないことを検出できる。また、スペーサインクは画素領域間を区切るブラックマトリクス領域に滴下されるが、スペーサインクの滴下位置が大きくずれると、画素領域とスペーサインクとが接触する場合がある。この場合は、接触したスペーサインクは重心がなくなるため、スペーサインクとして検出されなくなる。そうすると、個数にカウントされなくなる。従って、スペーサインクの個数をカウントするだけで、ある程度の散布精度を検証することができる。

一方、画素領域と接触するまでは大きくずれていないが、許容誤差範囲を超えてスペーサインク滴下されている場合もある。つまり、他のパターンと接触しないために重心を有するが、本来形成されるべき位置から大きくずれている場合である。この場合は、基準位置からスペーサインクの重心位置が許容誤差範囲内にあるか否かを検出する。例えば、重心座標が基準位置の座標からＸ方向及びＹ方向の所定範囲内にあるか否かによって判断することができる。

以上のスペーサインクの個数のカウント及び許容誤差範囲内にあるか否かに基づいて、スペーサインクの散布精度の良否を判定した後に、良品の基板に他の基板を位置合わせして重ね合せることによって、パネルが製造される。このパネルにおいては、スペーサにより形成される基板間の隙間が均一化することになる。これをセルギャップとして、このセルギャップの内部に液晶を封入することによって、液晶パネルを形成することができる。

また、以上のスペーサインクの散布方法を実現するためのスペーサインクの散布装置としては、２枚の透明基板間に微小粒子からなるスペーサを介在させることによって所定の隙間をもって接合させたパネルを形成するために、前記スペーサをインクに含有させたスペーサインクを一方の透明基板に分散的に付着させるスペーサインク散布装置であって、前記透明基板を載置するテーブルと、このテーブルに対向配設され、前記スペーサインクを滴下するインクジェット手段とを有し、前記テーブルと前記インクジェット手段とを相対移動させながら、前記透明基板の表面に前記スペーサインクを散布するインク散布ステージと、前記透明基板上の前記スペーサインクの液滴を乾燥させて、前記インクを除去してスペーサを残存させる乾燥ステージと、を有し、前記インク散布ステージは、前記透明基板に散布した前記スペーサインクを撮影するカメラと、このカメラの画像を画像認識して、付着精度を検証する制御装置を有し、この制御装置は、前記テーブル上に前記透明基板を配置したままで、この透明基板上における未乾燥状態のスペーサインクの付着精度を検証することを特徴とする。

本発明は、スペーサインクの散布に追従して散布精度を画像処理により行っているため、散布工程と検証工程とをオーバーラップさせることができ、処理の効率化・迅速化を図ることができる。同時に、検証するためのステージを別個に設ける必要がないことから、装置の大型化・複雑化を回避することができる。また、インクが乾燥する前に散布精度を検証することができるため、適正に散布されていない基板を迅速に再洗浄することができ、もって歩留まりの向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１において、基板１はガラス等の透明基板であり、具体的には例えばカラーフィルタ基板である。基板１にはマトリックス状にブラックマトリクス領域３が形成されており、ＴＦＴ基板が位置合わせされた状態で接合される。画素領域２はＲＧＢの各色の画素を構成する画素領域であり、各画素領域２間はブラックマトリクス領域３により区画形成されている。ブラックマトリクス領域３にはスペーサ４が均一に散布されて、このスペーサ４によってカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とを接合させたときに、セルギャップと呼ばれる隙間が形成される。このように、スペーサ４により形成される両基板間の隙間に液晶を封入することによって、液晶パネルが形成されることになる。なお、スペーサ４はカラーフィルタ側ではなく、ＴＦＴ基板側に散布してもよい。

図２に基板１へのスペーサ散布及び定着を行うためのシステムの全体構成を示す。図中において、１０はワーク搬入部、１１はワーク搬出部である。ワーク搬入部１０から処理対象となる基板１が搬入されると、まず表面改質ステージ１２に搬送されて、基板１の表面に紫外線を照射して、この表面改質が行われる。基板１の表面改質は、基板１の表面を覆っているポリイミドからなる配向膜の表面を活性化させて、スペーサインクを散布したときの濡れ性を改善するためのものである。そして、この基板１の改質が行われると、液滴散布ステージ１３に搬送されて、基板１の表面にスペーサインクが散布される。

基板１の表面にスペーサインクが散布された後には、基板１は第１の熱処理ステージ１４に移行して、低温で加熱することによって、スペーサインクからインク成分を揮発させるようになし、もってスペーサ４のみを基板上に残留させる。次いで、第２の熱処理ステージ１５に移行させ、この第２の熱処理ステージ１５において、基板１を高温で加熱処理を行い、ベーキングすることによって、基板１上に残存しているスペーサを基板表面に定着・固定する。

ここで、基板１は前述したように２段階で熱処理される。まず第１段階では、インクジェット手段２３により散布して液滴となったスペーサインクを乾燥させて、溶剤を含むインク成分を除去し、スペーサ４を基板１上に残留させる。このときに、基板１を高い温度にまで急速に加熱させると、スペーサインク中の個々のスペーサがばらばらの位置のままインクが乾燥してしまう。スペーサは微小粒子からなるものであり、複数個のスペーサがある程度纏まっていた方が望ましい。このために、基板１を低温で加熱し、緩慢に乾燥させることにより、複数のスペーサ粒子が液の中心方向に引き寄せられて集中することになる。また、第２段階目で、基板１を高温で加熱することによりベーキングを行い、インクが乾燥したスペーサ４を基板１に固着させる。

基板１は図３に示すように搬送テーブル２０に載置されて、この搬送テーブル２０に真空吸着等の手段で固定的に保持されている。そして、搬送テーブル２０はエンコーダ付きのボールねじ送り手段２１によりＸ軸ガイド２２に沿って図中のＸ方向に搬送される。この搬送テーブル２０のＸ方向の搬送経路において、表面改質ステージ１２の下流側に配置した液滴塗布ステージ１３は、図３に示した構成となっている。基板１が液滴散布ステージ１３に搬入されると、この基板１の表面に対してスペーサインクが散布される。

このために、液滴散布ステージ１３にはスペーサインクを散布するためのインクジェット手段２３が配設されている。搬送テーブル２０を跨ぐように門型をしたＹ軸ガイド２４に装着されており、このＹ軸ガイド２４にはインクジェット手段２３を設置した移動台２５が装着されている。この移動台２５は搬送テーブル２０の搬送方向と直交するＹ方向に移動可能となっている。そして、インクジェット手段２３は、インクジェットヘッド２６とインクボトル２７とを備え、これらインクジェットヘッド２６及びインクボトル２７は移動台２５によってＹ軸ガイド２４に沿って、図示しないエンコーダ付きのボール送りねじ手段によりＹ方向に移動することになる。

また、移動台２５には、搬送テーブル２０の送り方向において、インクジェット手段２３の装着位置の直近位置であって、このインクジェット手段２３より下流側の位置にカメラ２８が設けられている。このカメラ２８は、スペーサインクの液滴が形成される領域の一部を視野範囲としている。そして、カメラ２８は移動台２５の移動によりインクジェット手段２３と共にＹ方向に走査するようになっており、この間に基板１にスペーサインクが適正に散布されたか否かを判定するための画像が取得される。

インクジェット手段２３を構成するインクジェットヘッド２６は、図４に示したように、多数の微小ノズル３０を所定のピッチ間隔で配列したものから構成され、各微小ノズル３０から一定量のスペーサインクを間欠的に噴射できるようにしたものである。スペーサインクの噴射は各々の微小ノズル３０につき、個別的に制御されて、それぞれスペーサインクを噴射させるようにしている。そして、図５に示したように、インクジェットヘッド２６には、微小ノズル３０に連通するチャンバピース３１を備え、このチャンバピース３１はインクボトル２７からのインク供給路に接続されている。

チャンバピース３１には圧電素子からなるアクチュエータ３２が装着されており、このアクチュエータ３２に電圧を印加すると、図５に一点鎖線で示したように、アクチュエータ３２が変形して、チャンバピース３１が拡張することになる。その結果、インクボトル２７側からスペーサインクがチャンバピース３１内に吸い込まれる。次いで、アクチュエータ３２への電圧の印加を遮断すると、元の状態に復元することになり、チャンバピース３１の容積が減少し、その分のスペーサインクが微小ノズル３０から噴射される。

従って、搬送テーブル２０により基板１をＸ方向に間欠的に送る間に、各微小ノズル３０からスペーサインクを噴射させることによって、基板１にはスペーサインクの液滴が滴下されることになる。また、インクジェットヘッド２６は基板１の幅方向の一部分にしか及んでおらず、このためにインクジェットヘッド２６はＹ方向に走査することになる。そして、微小ノズル３０によるスペーサインクの噴射制御を含め、このインクジェットヘッド２６の動作制御を行うために、インクジェット制御装置２９が設けられている。

カメラ２８には制御装置３３が接続されており、この制御装置３３によりカメラ２８の作動が制御されることになる。即ち、搬送テーブル２０により基板１が所定量搬送され、かつ移動台２５がこれと直交する方向に所定量移動したときに、カメラ２８により基板１の表面の一部が撮影される。カメラ２８により取得した画像は、制御装置３３に取り込まれて、画像処理が行われる。画像処理は、スペーサインクの散布精度を検証するために行われる。

検証の内容は、主に２つある。１つ目は、撮影された画像のうちの一部のエリア内をサーチしてスペーサインクを検出し、検出された液滴の個数と、本来形成されているべき液滴の個数とが一致しているか否かの検証である。つまり、液滴の個数が正常であるか否かの検証である。２つ目は、検出された各スペーサインクの滴下位置が、許容誤差範囲内にあるか否かの検証である。以上の２つの検証内容を具備・不備により、スペーサインクの散布精度を検証することができ、もって良否を判定することができる。

このために、制御装置３３には、画像処理を行ってスペーサインクの散布精度を検証する手段が具備されている。例えば、制御装置３３には、検証するための方法を実行するためのソフトウェアが所定の記憶装置に記憶されており、検証を行うときには、前記の記憶装置からソフトウェアが読み出されて、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置により画像処理や検証方法が実行される。

ここで、本発明では、スペーサインクを散布するのに追従してスペーサインクの散布精度の検証を行うようにしている。前述したように、インクジェット手段２３の直近位置であって、下流側にはカメラ２８が具備されている。従って、インクジェット手段２３が間欠的にスペーサインクを噴射するのに連動して、カメラ２８は噴射直後の基板１に散布されたスペーサインクの画像を取得することができる。

従って、スペーサインクの噴射に追従する形で、散布精度を検証する方法を採用することにより、スペーサインクの散布と検証とをオーバーラップさせることができ、処理の迅速化・効率化を図ることができる。同時に、液滴散布ステージ１３において、散布精度の検証まで行うことにより、液滴散布ステージ１３が検証ステージを兼用することになり、検証をするための別個独立のステージを要しなくなる。

また、スペーサインクが基板１に形成された直後は液状を維持しているが、第１の熱処理ステージ１４で処理が行われなくても、時間の経過と共にインクは乾燥していく。そうすると、インク及びこれに含まれるスペーサ４が基板１に付着し、再度の洗浄を行う場合には、完全にこれらを除去するのは困難であり、長い洗浄時間が必要となる。そこで、スペーサインクの散布に追従して検証を行うことにより、インクが乾燥する前に検証を行うことができ、不良品の洗浄を簡易且つ迅速に行うことができる。

次に、スペーサインクの散布精度の検証を含めたスペーサインク散布方法及び散布精度の検証方法について説明する。図６は、スペーサインク散布方法の全体の工程を示している。まず、基板１がワーク搬入部１０に搬入する前の前処理の工程（工程Ｓ１：前処理工程）として、基板１の洗浄等の必要な各種の操作を行う。この洗浄は基板１に付着している有機物及び無機物を除去して清浄化するものである。

このようにして清浄化された基板１は、ワーク搬入部１０に搬入されて、基板１の処理装置における搬送テーブル２０にセットされる（工程Ｓ２：基板セット工程）。そして、この搬送テーブル２０上で、基板１のアライメントが行われ（工程Ｓ３：アライメント工程）、搬送テーブル２０を進行させることによって、インクジェット手段２３によるスペーサインクの散布が行われる（工程Ｓ４：散布工程）。基板１の全面にスペーサインクが散布されるが、これに追従してスペーサインクの散布精度の検証が行われる（工程Ｓ５：検証工程）。この検査の結果、スペーサインクの散布精度が良好と判断される場合には（工程Ｓ６：良否判定工程）、基板１は第１の熱処理ステージ１４に移行して、インクを乾燥させる（工程Ｓ７：乾燥工程）。この段階ではあくまでインクの除去を目的とした加熱であり、スペーサは基板１に固着されない。そして、この基板１は第２の熱処理ステージ１５に移行して、この第２の熱処理ステージ１５で基板１をベーキングして、スペーサ４を定着・固定する（工程Ｓ８：ベーキング工程）。その後に、この基板１をワーク搬送部１１から排出する。

一方、スペーサインクの散布精度が不良であると判断される場合には、その基板１は前処理工程Ｓ１に戻されて、基板１を再洗浄する。ここで、基板洗浄工程では、有機物及び無機物を除去することから、この基板洗浄工程に戻すことによって、スペーサの散布が正確に行われなかった基板１は不良品となるのではなく、清浄化された新たな基板として再生されることになる。これによって、製品の歩留まりが著しく向上する。

次に、図７を用いて、工程Ｓ５の検証工程ルーチンをさらに説明する。前述した工程Ｓ４において、スペーサインクが散布されるのに追従して、スペーサインクが滴下された領域を含む基板１の表面の一部領域の画像を取得する（工程Ｒ１：画像取得工程）。このとき、前記の画像を取得するときには、スペーサインクが含まれる画像であることは勿論であるが、その他に、基板１の特異点を含むようにして画像を取得する。

スペーサインクは、アクチュエータ３２を制御することにより、微小ノズル３０から噴射されて基板１に吐出されるため、噴射時には、インクジェット手段２３は多少なりとも振動することになる。そうすると、この振動がカメラ２８に対しても伝達され、撮像位置の精度が悪化する。また、基板１の動作時におけるヨーイング等によっても、撮像精度が悪化する。スペーサインクは極めて高精度に散布されていなくてはならないことから、撮像位置にずれが生じると、高精度な検証を行うことができない。

そこで、取得した画像の中から特異点を検出し、これを基準位置として、基準位置とスペーサインクとの相対位置関係に基づいて、散布精度を判定する。基板１には多数のパターンが形成されているため、パターンのうち特異な一点を検出することは容易である。図８に示されるように、取得した画像ＧＡのうち、特異点である基準位置ＢＰは、例えば画素領域２の１つの角隅部として検出することができる。換言すれば、基準位置ＢＰとスペーサインクとを含む画像ＧＡとなるように、カメラ２８のカメラが撮像するようにする。

搬送テーブル２０に載置されている基板１のＸ座標及びＹ座標（つまり、ステージの座標系におけるＸ座標及びＹ座標）は、制御装置３３が把握している。即ち、カメラ２８の位置はＸ軸及びＹ軸の駆動手段であるボールねじ送り手段のエンコーダにより取得できる。また、カメラ２８のカメラが認識している領域はある程度の大きさを有する広範な領域である。従って、基準位置ＢＰのＸ座標及びＹ座標を極めて正確に把握することは困難であるが、領域内に基準位置ＢＰ及びスペーサインクを収めることは容易である。

基準位置ＢＰの検出はパターンマッチングを用いて行う（工程Ｒ２：基準位置検出工程）。基準位置ＢＰは特異点であるため、パターンマッチングを用いれば簡単に検出できる。前述の振動やヨーイング等により、基準位置ＢＰを検出するときには、ステージの座標系におけるＸ座標及びＹ座標は、検出する毎に多少ずれる場合がある。

そこで、基準位置ＢＰを基準として、Ｘ方向及びＹ方向の所定の範囲を有するエリアＳＡを検出する（工程Ｒ３：エリア検出工程）。例えば、基準位置ＢＰの座標を仮想原点として仮想座標系を設定し、仮想座標系の中でＸ方向の所定範囲、Ｙ方向の所定範囲のエリアＳＡを検出する。そうすると、このエリアは基準位置ＢＰに対しては、正確な位置関係となっている。本発明では、このエリアＳＡに対して画像処理を施し、スペーサインクを検出する。

以上のようにして、基準位置ＢＰを検出してエリアＳＡを検出すれば、振動やヨーイング等によるずれが起きたとしても、これに影響されることはない。ところで、エリアＳＡを検出した後には、このエリアＳＡ内でスペーサインクを検出するが（工程Ｒ４：スペーサインク検出工程）、基板１にはスペーサインクだけではなく、種々のパターンが形成されている。そうすると、エリアＳＡを単純に検出したとしても、この中でスペーサインクだけを検出することはできない。

そこで、検出するエリアＳＡは、スペーサインクのみが重心を持つようなエリアを対象とする。図９（ａ）は、スペーサインクが滴下されていないエリアＳＡを示しているが、このエリアＳＡにおいては、重心を持つパターンは存在しない。つまり、画素領域２はある程度の大きさを持つパターンであるため、これより狭小なエリアを対象とすることにより、エリアＳＡ内に重心を持つパターンは存在しなくなる。一方で、同図（ｂ）はスペーサインク（図９及び図１０において、スペーサインクＳＣとして示している）が滴下された後のエリアＳＡを示しているが、当該エリアＳＡの中で重心を有するパターンはスペーサインクだけとなる。

そこで、工程Ｒ４のスペーサインク検出工程では、まず基板１のエリアＳＡのうち、パターンを有する部位と有しない部位とで二値化する。ここで、基板１のうちブラックマトリクス領域３は何らのパターンも存在しない黒色の領域である。一方、画素領域２はパターンが存在する領域であり、黒色とは異なり何らかの色調を有している。さらにスペーサインクが滴下された部位も色調を有している。従って、二値化は色調の有無に基づいて決定される。同図（ｃ）に示されるように、スペーサインクと画素領域２とが二値化信号のうち「１」となり、その他の部位が「０」となる。そして、二値化信号のうち、重心を有しないパターンを排除すると、スペーサインクだけを検出することができる。

ここで、基板１に滴下されたときのスペーサインクの形状は、基本的には円形となっているため、重心ではなく中心でも良い場合もある。しかし、全てのスペーサインクの形状が円形となっているとは限らず、楕円や異形の形状をしている場合もある。そこで、スペーサインクとして判定するために、円形や楕円、異形の形状の全てが検出可能となるように、重心を持つパターンを検出する。

次に、検出されたスペーサインクの個数を判定する（工程Ｒ５：個数判定工程）。制御装置３３は、予めエリアＳＡ内に本来存在しているべきスペーサインクの個数を保持しており（例えば、制御装置３３の内部に具備される記憶装置に記憶しておく）、検出された個数と比較を行う。スペーサインクの個数が正常でない場合には、スペーサインクの散布精度が良好でないと判定できる。インクジェットヘッド２６を構成する何れかの微小ノズル３０に詰まりが生じたときには、液滴の抜けが発生するため、図１０（ａ）に示されるように、スペーサインクを検出することができない。そうすると、制御装置３３が保持しているスペーサインクの個数よりも不足していると判定することができる。勿論、検出したスペーサインクの個数が、制御装置３３が保持している個数を超えている場合も、正常な個数でないと判定することができる。

また、スペーサの分布密度をできる限り均一化するという観点からは、スペーサインクの散布精度も重要となる。図１０（ｂ）に示されるように、本来滴下すべき位置から大きくずれると、画素領域２と接触する場合がある。画素領域２とスペーサインクとが接触すると、スペーサインクが実際に存在しているとしても、画素領域２とスペーサインクとが一体となって、重心を検出することができない。そうすると、スペーサインクの散布精度が悪いことを検出することができる。従って、スペーサインクの個数を判定するだけでも、ある程度の散布精度の検証をすることができる。

一方、画素領域２と接触しないまでも、スペーサインクの滴下位置が許容誤差を超えている場合には、適切でないと判定する。そこで、スペーサインクの散布精度を判定する（工程Ｒ６：散布精度判定工程）。例えば、図１０（ｃ）に示されるように、スペーサインクが許容誤差範囲ＰＡを超えている場合には、その旨を検出する。同図（ｃ）の例では、基準位置ＢＰを基準として、スペーサインクの重心座標を検出し、この重心座標が、制御装置３３が予め保持している許容誤差の座標範囲を超えているか否かに基づいて判定を行う。例えば、制御装置３３の記憶装置に許容範囲を記憶させておき、両者の座標の比較を行うことで、判定をすることができる。

図６のフローチャートに戻って、検証工程ルーチンの中の個数判定工程Ｒ５において異常を検出したときには、基板１の乾燥を行うことなく、基板１を再洗浄するため前処理工程Ｓ１に戻る。そして、再びスペーサインクが基板１に散布される。また、個数判定工程Ｒ５をクリアした場合でも、散布精度判定工程Ｒ６をクリアしない場合には、同様に前処理工程Ｓ１に戻る。このときには、インクは未乾燥状態であるため、容易に且つ迅速に洗浄することができる。

ところで、検証工程ルーチンの工程Ｒ５において、スペーサインクの抜けが発生していると判定した場合、異常検出により基板１を再洗浄しなくても、液滴を追加して滴下するようにすれば、修復可能な場合がある。この場合には、制御装置３３からの出力信号に基づいて、インクジェット制御装置２９による基板１の液滴修正と、ノズル３０の詰まり解除との動作が行われる。

基板１の液滴修正は、液滴の抜けが検出される都度修正するのではなく、一度基板１の全面にスペーサインクを散布し終えた後に液滴を追加して修正することもできる。即ち、制御装置３３において、画像認識に基づいて検出された液滴の抜け箇所の座標位置を記憶しておき、基板１の散布終了後に、搬送テーブル２０と、移動台２５とを駆動して、基板１における液滴の抜け個所にインクジェットヘッド２６を対面させて、抜け個所に向けてスペーサインクを噴射させる。ここで、インクジェットヘッド２６は多数のノズル３０を備えているが、液滴の追加を行うためのノズル３０を予め特定しておくのが望ましい。例えば、インクジェットヘッド２６における両端いずれかのノズルを液滴追加用として特定することができる。そして、このように特定されたノズルに詰まりが生じていると、次の位置のノズルを液滴追加用とする。

液滴に抜けが生じているということは、インクジェットヘッド２６を構成するいずれかのノズル３０に詰まりが生じていることである。このノズル３０の詰まりは液滴の抜け個所から特定することができる。そこで、基板１に対する散布終了後に、この詰まりが発生したノズル３０に対して詰まり解除を行う。ノズル３０の詰まりの主な原因はスペーサインクに含まれる微小粒子であることから、チャンバピース３１に高い圧力を作用させることによって、ノズル３０を構成する細い通路内でジャミング状態となっている微小粒子が排出されて、ノズル３０の通りが良くなる。この動作はノズル３０の捨て打ちとなるが、この捨て打ちされたスペーサインクを受けるために、インクジェットヘッド２６の可動範囲であって、搬送テーブル２０と干渉しない位置に捨て打ちされるスペーサインクを受ける容器３４を設けておく。

スペーサが散布される基板の構成説明図である。 基板へのスペーサの散布・固定を行う機構の全体構成を示す説明図である。 液滴散布ステージの構成を示す外観図である。 インクジェットヘッドの先端部を示す構成説明図である。 インクジェットヘッドを構成する微小ノズルからのスペーサインクを噴射する動作の説明図である。 スペーサインク散布方法の処理を示すフローチャートである。 検証工程ルーチンの処理を示すフローチャートである。 基準位置及びサーチするエリアを含む画像の説明図である。 エリアの一例を示す拡大図である。 エリアの他の例を示す拡大図である。

符号の説明

１ 基板 ２ 画素領域
３ ブラックマトリクス領域 ４ スペーサ
２８ カメラ ３０ 微小ノズル
ＢＰ 基準位置 ＧＡ 画像
ＰＡ 許容誤差範囲 ＳＡ エリア
ＳＣ スペーサインク

Claims (11)

1. ２枚の透明基板間に微小粒子からなるスペーサを介在させることによって所定の隙間をもって接合させたパネルを形成するために、前記スペーサをインクに含有させたスペーサインクを一方の透明基板に分散的に付着させるためのスペーサインク散布方法であって、
   前記透明基板をテーブル上に配置し、前記スペーサインクを滴下するインクジェット手段をこのテーブルに対向配設し、これらテーブルとインクジェット手段とを相対移動させながら、前記透明基板の表面に前記スペーサインクを散布するインク散布工程と、
   散布したスペーサインクの付着精度を、画像認識を用いて検証する検証工程と、
   前記透明基板上の前記スペーサインクの液滴を乾燥させて、前記インクを除去してスペーサを残存させる乾燥工程と、を有し、
   前記検証工程では、前記インク散布工程の前記テーブル上に前記透明基板を配置したままで、この透明基板上における未乾燥状態のスペーサインクの付着精度を検証することを特徴とするスペーサインク散布方法。
2. 請求項１記載のスペーサインク散布方法であって、
   前記インク散布工程の実行中に前記検証工程による画像認識を行うことを特徴とするスペーサインク散布方法
3. 請求項１又は２記載のスペーサインク散布方法であって、
   前記検証工程は、
   前記透明基板上の特異点を基準位置とし、この基準位置と複数の前記スペーサインクとを含む領域を撮像可能な位置にまで前記テーブル又は前記撮像手段を移動させ、前記領域を撮像して画像を取得する画像取得工程と、
   前記画像に含まれる前記基準位置をパターンマッチングにより検出する基準位置検出工程と、
   前記基準位置に基づいて、予め定められたエリアを検出して、このエリアをサーチして、エリア内にある前記スペーサインクを検出するスペーサインク検出工程と、
   検出された前記スペーサインクの個数をカウントして、正常な個数であるか否かを判定するスペーサインク個数判定工程と、
   検出された前記スペーサインクの位置が夫々許容誤差範囲内にあるかに基づいて、前記スペーサインクの散布精度が正常であるか否かを判定するスペーサインク散布精度判定工程と、を有することを特徴とするスペーサインク散布方法。
4. 請求項３記載のスペーサインク散布方法であって、
   前記スペーサインク検出工程において、前記エリアを設定するときには、前記エリアの中の前記透明基板上に形成されているパターンのうち、前記スペーサインクのみが重心位置を持つようなエリアを設定し、
   前記エリアをサーチするときには、前記透明基板上にパターンが形成されている部位とパターンが形成されていない部位とを分けるようにして二値化を行った画像を形成し、
   この二値化を行った画像のうち、重心位置を有しないパターンを排除して、残りをスペーサインクとして検出することを特徴とするスペーサインク散布方法。
5. 請求項１乃至４何れか１項に記載のスペーサインク散布方法を実行させるためのプログラム。
6. 請求項１乃至４何れか１項に記載のスペーサインク散布方法により、スペーサを含むスペーサインクを散布させた基板に他の基板を位置合わせして重ね合わせることによって、このスペーサにより形成されるセルギャップを介して接合した液晶パネルを製造することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
7. ２枚の透明基板間に微小粒子からなるスペーサを介在させることによって所定の隙間をもって接合させたパネルを形成するために、前記スペーサをインクに含有させたスペーサインクを一方の透明基板に分散的に付着させるスペーサインク散布装置であって、
   前記透明基板を載置するテーブルと、このテーブルに対向配設され、前記スペーサインクを滴下するインクジェット手段とを有し、前記テーブルと前記インクジェット手段とを相対移動させながら、前記透明基板の表面に前記スペーサインクを散布するインク散布ステージと、
   前記透明基板上の前記スペーサインクの液滴を乾燥させて、前記インクを除去してスペーサを残存させる乾燥ステージと、を有し、
   前記インク散布ステージは、前記透明基板に散布した前記スペーサインクを撮影するカメラと、このカメラの画像を画像認識して、付着精度を検証する制御装置を有し、この制御装置は、前記テーブル上に前記透明基板を配置したままで、この透明基板上における未乾燥状態のスペーサインクの付着精度を検証することを特徴とするスペーサインク散布装置。
8. 請求項７記載のスペーサインク散布装置であって、
   前記インク散布ステージにおいて、前記インクジェット手段が前記スペーサインクを前記透明基板に滴下しているのに追従して、前記制御装置は、前記スペーサインクの付着精度を検証することを特徴とするスペーサインク散布装置。
9. 請求項７又は８記載のスペーサインク散布装置であって、
   前記カメラは、前記透明基板上の特異点を基準位置として、設定した領域の画像を取得し、前記制御装置は、前記画像に含まれる前記基準位置をパターンマッチングにより検出し、前記基準位置に基づいて、予め定められたエリアを設定して、このエリアをサーチして、エリア内にある前記スペーサインクを検出し、検出された前記スペーサインクの個数をカウントして、正常な個数であるか否かを判定し、検出された前記スペーサインクの位置が夫々許容誤差範囲内にあるかを判定することを特徴とするスペーサインク散布装置。
10. 請求項７乃至９何れか１個に記載のスペーサインクの散布装置を用いて、スペーサを含むスペーサインクを散布させた基板に他の基板を位置合わせして重ね合わせることによって、このスペーサにより形成されるセルギャップを介して接合した液晶パネルを製造することを特徴とする液晶パネルの製造方法。
11. 請求項６又は１０に記載の液晶パネルの製造方法により製造された液晶パネル。

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