JP2010017621A

JP2010017621A - 液体散布装置、フラットパネルディスプレイの製造装置、フラットパネルディスプレイ、太陽電池パネルの製造装置、太陽電池パネルおよび液体散布方法

Info

Publication number: JP2010017621A
Application number: JP2008178592A
Authority: JP
Inventors: Masaki Araki; 正樹荒木; Kenji Katagiri; 賢司片桐; Makoto Izaki; 良井崎
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2008-07-09
Publication date: 2010-01-28

Abstract

【課題】基板を搭載する搬送テーブルを搬送する機構等に機械的誤差が生じていたとしても、その誤差を補正して、インクの着弾精度を向上させることを目的とする。
【解決手段】基板１を搭載した搬送テーブル２０を間欠送りしている間に、スペーサビーズを含むインクを下方に向けて噴射するノズルを複数配列したインクジェットヘッド２５から、前記間欠送りのタイミングに合わせてインクを噴射する液体散布装置であって、インクジェットヘッド２５に対して搬送テーブル２０を相対移動させるリニアモータ手段２１と、リニアモータ手段２１の固定子２１ＦやＸ軸ガイド２２等の機械的誤差に基づくずれを、サンプリング処理を行った基板の画像に対して画像処理を行って検出し、検出したずれを記憶する記憶部４２と、検出して記憶したずれを補正するテーブル調整機構３０と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は基板上に液体を散布する液体散布装置、この液体散布装置を適用したフラットパネルディスプレイの製造装置、このフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイ、前記の液体散布装置を適用した太陽電池パネルの製造装置、この太陽電池パネルの製造装置により製造された太陽電池パネルおよび基板上に液体を散布する液体散布方法に関するものである。

フラットパネルディスプレイとしての液晶ディスプレイは、ガラス等の透明薄板からなるＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを接合させたものから構成され、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板との間にはセルギャップと呼ばれる微小な隙間が形成される。セルギャップは複数のスペーサビーズの凝集体からなるスペーサにより確保され、この空間に液晶が封入される。スペーサは粒径が３〜５μｍの球状とした微小粒子からなり、ＴＦＴ基板又はカラーフィルタ基板の何れか一方に多数分散した配置を行う。

スペーサは基板上のブラックマトリクス領域に限定的に配置される。このために、スペーサビーズを溶剤に均一に分散させた液体からなるスペーサインクを用いて、ブラックマトリクス領域にスペーサインクを着弾させるようにして散布している。スペーサインクを供給する方式としては、特許文献１のようなインクジェット方式が採用されている。
特開２００７−０２５３３４号公報

特許文献１で示すようなインクジェット方式は、微小なノズルを１列または複数列に複数配列したインクジェットヘッドを用いて、各ノズルから基板に向けてスペーサインクの液滴を噴射するようにしている。インクジェットヘッドは搬送テーブルの上部に配置しており、インクジェットヘッドを基板の搬送方向に対して直交または斜めに配置している。そして、基板を搬送テーブルに搭載して１方向に間欠送りしている間に、この間欠送りのタイミングに合わせてインクジェットヘッドの各ノズルからインクを基板に向けて散布している。

基板を搭載する搬送テーブルを間欠送りするための機構としては、リニアモータ手段やボールネジ手段等の種々の機構がある。例えば、リニアモータ手段であれば、推進コイル等からなる固定レールと超電導磁石を搭載した可動子とを用い、固定レールに沿って可動子を推進させる。可動子を搬送テーブルに取り付けて、可動子を間欠送りするように推進させることにより、搬送テーブルを間欠送りすることができる。また、搬送テーブルはガイドレールに沿って移動することにより、直進させることができるようになる。

基板上に散布されるインクは極めて高い着弾精度が要求される。例えば、１０ミクロン乃至２０ミクロン程度の許容誤差の範囲内での着弾精度が求められているため、インクジェットヘッドと基板との相対位置関係にずれを生じないようにしなければならない。従って、インクジェットヘッドと基板との相対位置関係を厳格にアライメントした後に、基板に対してのインク散布処理を開始するようにしている。アライメントを行うと、インクジェットヘッドから最初に散布された基板上のインクの位置は、所定の箇所に確実に着弾させることができる。ただし、インクジェットヘッドは基板に対して相対移動することから、その後に機械的誤差が生じている場合には、徐々にインクの着弾位置にずれを生じていく。

基板を搭載する搬送テーブルはガイドレールに沿ってリニアモータ手段により搬送されていく。リニアモータ手段の固定レールは１方向に延在するように加工されるものであり、高精度に加工を施したとしても、若干の加工誤差を伴う。また、固定レールはインクを散布する装置のベース上に配設されるが、若干の取り付け誤差を生じてしまう。このため、可動子を稼動するガイドとなる固定レールに生じる加工誤差や取り付け誤差といった機械的誤差により、搬送テーブルが理想的に直進せず、進行方向に若干の曲がり等を生じる。また、搬送テーブルをガイドするためのガイドレールも同様である。このため、最初に厳格に相対位置関係がアライメントされていたとしても、その後に生じた機械的誤差により、基板とインクジェットヘッドとの相対位置関係にずれを生じてしまい、インクの着弾精度が低下してしまう。特に、近年の液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは大型化の傾向にあり、大型の基板においては、１辺が長いことから、機械的誤差により、若干曲がりを生じた場合には、着弾位置に大きな誤差を生じることになる。

そこで、本発明は、基板を搭載する搬送テーブルを搬送する機構等に機械的誤差が生じていたとしても、その誤差を補正して、インクの着弾精度を向上させることを目的とする。

本発明の請求項１の液体散布装置は、基板を搭載した搬送テーブルを間欠送りしている間に、微粒子を含む液体を前記基板に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列した噴射ヘッドから、前記間欠送りのタイミングに合わせて前記液体を噴射する液体散布装置であって、前記噴射ヘッドと前記搬送テーブルとを相対移動させる移動手段と、前記移動手段の機械的誤差に基づくずれを検出するずれ検出手段と、前記ずれ検出手段により検出した前記機械的誤差に基づくずれを補正する補正手段と、を備えたこと、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、相対移動を行う移動手段に生じた機械的誤差を検出して、そのずれを補正手段が補正するため、液体の着弾精度を向上させることができるようになる。

本発明の請求項２の液体散布装置は、請求項１記載の液体散布装置において、前記ずれ検出手段は、前記相対移動する方向に対して直交方向のずれを検出し、前記補正手段は、前記ずれ検出手段が検出した前記直交方向の前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、相対移動する方向に対する直交方向の機械的誤差に基づくずれを検出して、補正を行っている。移動手段により噴射ヘッドと搬送テーブルとを相対移動していくと、特に前記の直交方向に機械的誤差を生じる。このため、この方向の機械的誤差を補正することにより、着弾精度を大きく向上させることができ、そしてこの方向のみの検出および補正を行っているため、迅速に検出処理および補正処理を行うことができるようになる。

本発明の請求項３の液体散布装置は、請求項２記載の液体散布装置において、前記ずれ検出手段は、前記相対移動する方向および回転方向のずれを検出し、前記補正手段は、前記ずれ検出手段が検出した前記相対移動する方向および前記回転方向の前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、相対移動する方向および回転方向におけるずれを検出し、補正を行っているため、さらに着弾精度を向上させることができるようになる。

本発明の請求項４の液体散布装置は、請求項１記載の液体散布装置において、前記ずれ検出手段は、周期的繰り返しパターンが形成された基板の画像データを取得する画像取得手段と、この画像取得手段が取得した画像データを画像処理する画像処理手段とを備え、前記画像処理手段は、前記画像データ中に含まれる前記周期的繰り返しパターンが形成された基板の相対移動する方向における基板パターンの軌跡から一部の基板パターンを抽出し、抽出された各基板パターンの位置とこれらの基板パターンの着弾位置とのずれ量データを算出し、前記補正手段は、抽出した基板パターンのタイミング毎に、算出された前記ずれ量データの分だけ前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、基板パターンの相対移動方向における軌跡の中から一部の基板パターンを抽出してずれ量データの検出および補正を行っている。前記の軌跡の相対移動方向における間隔は極めて短いことから、全ての基板パターンについてではなく、抽出した一部の基板パターンについて検出処理および補正処理を行うことにより、処理の迅速化を図ることができ、同時に液体の着弾精度を向上させることができる。

本発明の請求項５の液体散布装置は、請求項４記載の液体散布装置において、前記画像処理手段は、前記軌跡の中から、等間隔に複数の基板パターンを抽出し、前記補正手段は、抽出した前記基板パターンの間隔毎に前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、相対移動方向における軌跡の中から等間隔に基板パターンを抽出しているため、定期的に偏りのない相対位置関係を補正することができ、処理の迅速化を達成できると共に、平均的に液体の着弾精度を向上させることができるようになる。

本発明の請求項６の液体散布装置は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体散布装置において、前記噴射ヘッドの位置を調整するヘッド位置調整手段と、前記搬送テーブルの位置を調整するテーブル位置調整手段と、を備え、前記ヘッド位置調整手段と前記テーブル位置調整手段とのうち何れか一方に、前記噴射ヘッドと前記基板との相対位置関係を最初に調整するアライメント機能を持たせ、他方に、前記補正手段としての機能を持たせたこと、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、アライメント機能と補正機能とを別個独立に設け、ヘッド位置調整手段とテーブル位置調整手段とに各機能を振り分けているため、それぞれが専用の調整手段として機能させることができ、動作を簡単にすることができるようになる。

本発明の請求項７のフラットパネルディスプレイの製造装置は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体散布装置を備えたこと、を特徴とする。また、本発明の請求項８のフラットパネルディスプレイは、請求項７記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたこと、を特徴とする。

噴射ヘッドとしてスペーサビーズを混在させたインクを噴射ヘッドとして用いたときには、フラットパネルディスプレイを製造する製造装置に液体散布装置を適用することができる。この場合の液体は、ブラックマトリクス領域に分散配置させるスペーサビーズを混在させたインクとなる。フラットパネルディスプレイとしては、他に、有機ＥＬディスプレイやプラズマディスプレイ等を適用することができる。

本発明の請求項９の太陽電池パネルの製造装置は、請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体散布装置を備えたこと、を特徴とする。また、本発明の請求項１０の太陽電池パネルの製造装置は、請求項９記載の太陽電池パネルの製造装置により製造されたことを特徴とする。

噴射ヘッドとして金属粒子等を混在させた液体を噴射する噴射ヘッドとして用いたときには、太陽電池パネルを製造する製造装置に液体散布装置を適用することができる。太陽電池パネルは、パネルセル内の発電電気を外部へ取り出すための金属配線や金属膜、太陽光を電気に変換するためのシリコン膜、ＩＴＯ（透明導電膜）等をガラス基板上に形成する。このときに、ナノ単位の金属粒子を液体に混在させて、噴射ヘッドから液体を噴射させて、ガラス基板上に金属膜の形成や金属配線の描画等を行うことができる。

本発明の請求項１１の液体散布方法は、基板を搭載した搬送テーブルを間欠送りしている間に、微粒子を含む液体を前記基板に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列した噴射ヘッドから、前記間欠送りのタイミングに合わせて前記液体を噴射する液体散布方法であって、前記噴射ヘッドと前記基板との相対位置関係を最初に調整するアライメントを行った後に、前記搬送テーブルと前記噴射ヘッドとを移動手段により相対移動させ、前記移動手段に生じる機械的誤差に基づくずれを補正しながら前記噴射ヘッドから前記基板に前記液体を散布していくこと、を特徴とする。

この液体散布方法によれば、機械的誤差を補正しながら液体を散布していくことにより、基板に対する液体の着弾精度を向上させることができるようになる。

本発明の請求項１２の液体散布方法は、請求項１１記載の液体散布方法において前記機械的誤差に基づくずれは、前記搬送テーブルと前記噴射ヘッドとを相対移動させている間に、周期的繰り返しパターンが形成された基板の画像を取得し、前記相対移動する方向における前記周期的繰り返しパターンが形成された基板の基板パターンの軌跡から一部の基板パターンを抽出して、抽出された各基板パターンの位置とこれらの基板パターンの着弾位置とのずれ量データを算出するサンプリング処理により求めること、を特徴とする。

この液体散布方法によれば、周期的繰り返しパターンが形成された基板の基板パターンの軌跡から一部の基板パターンを抽出して検出処理および補正処理を行っているため、処理の迅速化を図ると共に、液体の着弾精度を向上させることができるようになる。

本発明の請求項１３の液体散布方法は、請求項１２記載の液体散布方法において、前記基板パターンを抽出するときには、前記軌跡の中から等間隔に複数の基板パターンを抽出し、抽出した前記基板パターンの間隔毎に前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする。

この液体散布方法によれば、等間隔に基板パターンを抽出しているため、偏りのない平均的な液体の着弾精度の向上を図ることができるようになる。

本発明は、最初に搬送テーブルと噴射ヘッドとの相対位置関係をアライメントした後に、相対移動している間に機械的誤差を要因としてずれが生じていたとしても、所定間隔毎に搬送テーブルと噴射ヘッドとの相対位置関係を補正することにより、基板上のインクの着弾精度を向上させることができるようになる。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下においては、フラットパネルディスプレイの１つである液晶ディスプレイの製造装置を例示して説明したものである。従って、噴射ヘッドはインクジェットヘッドとして、液体はインクとして、液体中の粒子はスペーサビーズとして説明しているが、これに限定されない。例えば、太陽電池パネルの製造装置に適用する場合には、液体中に混在される粒子はナノ単位の金属粒子となる。

図１において、基板１はガラス等の透明性の薄板である。基板１としては、ＴＦＴ回路が形成されたＴＦＴ基板やカラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板を適用することができるが、ここでは、基板１はカラーフィルタ基板であるものとして説明する。基板１は、主に画素領域２とブラックマトリクス領域３とを有している。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、画素領域２の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が格子状に均一に散布され、スペーサ４によりカラーフィルタ基板とＴＦＴ基板とが接合されたときに、所定間隙となるセルギャップを形成する。そして、スペーサ４により形成される両基板の間の隙間に液晶を封入することにより液晶パネルが形成される。スペーサ４は、カラーフィルタ基板側だけではなく、ＴＦＴ基板側に形成するものであってもよい。

図２にインク散布装置１０を示す。インク散布装置１０は、ベース１１の上に設置されており、搬送テーブル２０とリニアモータ手段２１とＸ軸ガイド２２とガントリ２３とインクジェット機構２４とを主に有している。インクジェット機構２４は、インクジェットヘッド２５とヘッド移動機構２６とヘッド上下機構２７とヘッドシフト機構２８とヘッド回転機構２９とを備えて概略構成している。また、インクジェット機構２４はカメラＣを備えている。図２では、インクジェットヘッドは１つの例を示しているが、複数のインクジェットヘッドを並列して設けるものであってもよい。

基板１は搬送テーブル２０に搭載されて、真空吸着手段等で固定的に保持されている。搬送テーブル２０は、リニアモータ手段２１により駆動されて、ガイドレールであるＸ軸ガイド２２に沿って図中のＸ方向に搬送される。リニアモータ手段２１は、固定子２１Ｆと可動子２１Ｍとにより構成される。固定子２１Ｆは、超電導コイルにより構成されており、コイルに流れる電流により磁界を発生させる。固定子２１Ｆは可動子２１Ｍの移動方向、つまり図中のＸ方向に向けて直線的に延在されるように配置している。可動子２１Ｍはエンコーダ付きのモータであり、超電導磁石を搭載している。固定子２１Ｆに発生した磁界と可動子２１Ｍの超電導磁石とにより、可動子２１Ｍが推進されて、固定子２１Ｆに沿って移動する。搬送テーブル２０は間欠送りがされるようにするため、可動子２１Ｍの動作も間欠送りとなるように動作制御がされる。

搬送テーブル２０の下部にはＸ方向（基板１の搬送方向）とＹ方向（Ｘ方向に直交する方向：インクジェットヘッド２５の各ノズルの配列方向）とθ方向（回転方向）とに、位置調整するためのテーブル調整機構３０を備えている。ベース１１の上に設置されているＸ軸ガイド２２は、搬送テーブル２０の搬送方向を規制するためのガイドレールであり、このＸ軸ガイド２２に沿って搬送テーブル２０が間欠的に搬送されていく。搬送テーブル２０の下部に備えられるテーブル調整機構３０にはスライダ３１を設けてあり、このスライダ３１がＸ軸ガイド２２に沿ってスライドするようになっている。

インクジェット機構２４は、図２に示す制御装置Ｍ１に電気的に接続されており、制御装置Ｍ１からの指令により、ヘッド移動機構２６やヘッド上下機構２７、ヘッドシフト機構２８、ヘッド回転機構２９等の各種制御を行なう。ヘッド移動機構２６は、搬送テーブル２０を跨ぐように門型をしたガントリ２３に装着されており、インクジェット機構２４全体をＹ方向に移動させるものである。ヘッド移動機構２６は微小に移動させることもでき、この場合には、インクジェットヘッド２５のＹ方向における調整機構としての役割を担う。ヘッド上下機構２７は、Ｚ方向（基板１に対して近接・離間する上下方向）にインクジェットヘッド２５を昇降させる機構である。ヘッドシフト機構２８は、Ｘ方向にインクジェットヘッド２５を微小に移動させる機構であり、インクジェットヘッド２５のＸ方向における調整機構としての役割を担う。ヘッド回転機構２９は、インクジェットヘッド２５を任意の角度で回転させる機構であり、インクジェットヘッド２５のθ方向における調整機構としての役割を担う。カメラＣは、インクジェット機構２４に装着されるものであり、下方を視野として、基板１の所定領域の画像を取得している。制御装置Ｍ１は、コンピュータＭ２に接続されており、コンピュータＭ２からの指令に基づいて、制御装置Ｍ１の制御内容を任意に変更することが出来るようになっている。また、コンピュータＭ２とカメラＣとは電気的に接続されており、カメラＣが撮影した映像を画像データとしてコンピュータＭ２に出力するようにしている。

図３に搬送テーブル２０のテーブル調整機構３０を示す。テーブル調整機構３０は、Ｘ方向調整機構３２とＹ方向調整機構３３とθ方向調整機構３４とを備えている。Ｘ方向調整機構３２は調整用レール３５を介して、Ｘ軸ガイド２２を滑走するスライダ３１に搭載されている。Ｘ方向調整機構３２は、Ｘ方向用の送りねじ手段３６により、自身をＸ方向に移動させることが可能なようになっている。Ｙ方向調整機構３３は、Ｙ方向用の送りねじ手段３７により、図示しないＹ方向用の調整用レールに沿って、自身をＹ方向に移動させることが可能なようになっている。θ方向調整機構３４は回転テーブルとなっており、回転軸を中心として自身を所定の角度に回転することが可能なようになっている。そして、θ方向調整機構３４には搬送テーブル２０が搭載されている。以上より、搬送テーブル２０は、Ｘ方向とＹ方向とθ方向とに調整が可能になる。なお、Ｘ方向とＹ方向とθ方向とに搬送テーブル２０を調整が可能なものであれば、任意の機構を用いてもよい。

図４にテーブル調整機構３０を制御する制御部４０について説明する。制御部４０は処理部４１と記憶部４２とを備えている。処理部４１は、可動子２１Ｍと接続されており、可動子２１Ｍに備えられるエンコーダから位置情報を入力する。記憶部４２には、所定間隔毎におけるＸ方向とＹ方向とθ方向とにおけるインクの着弾位置のずれ量が記憶されている。記憶部４２は、コンピュータＭ２に接続されており、コンピュータＭ２からの出力に基づいて各方向におけるインクの着弾位置のずれ量を記憶している。処理部４１は、テーブル調整機構３０のＸ方向調整機構３２とＹ方向調整機構３３とθ方向調整機構３４とに接続されており、記憶部４２に記憶されているずれ量を補正量として出力する。

以上の構成における動作を説明する。搬送テーブル２０に搭載された基板１が間欠送りされるタイミングに合わせて、インクジェットヘッド２５から噴射したインクを順次着弾させていく。基板１とインクジェットヘッド２５との相対位置関係を厳格にすべく、最初に両者のアライメントが行われる。これにより、インクジェットヘッド２５から最初に散布されるインクは高精度に基板１に着弾させることができるようになる。ただし、このアライメントを行なったとしても、Ｘ軸ガイド２２やリニアモータ手段２１の固定子２１Ｆに生じる機械的な加工誤差や取り付け誤差等の機械的誤差を要因として、後続のインクの着弾位置にずれを生じる。そこで、機械的誤差による着弾位置のずれの修正を図るべく、所定間隔毎に基板１とインクジェットヘッド２５との相対位置関係の補正を行うようにする。最初に行われるアライメントと、後続の過程で行われる補正動作とは、何れも基板１とインクジェットヘッド２５との相対位置関係を調整する動作であるが、それぞれの動作の態様が異なる。以下、最初に行われるアライメントの動作を単にアライメントとし、後続の過程で行われる補正動作を単に補正として説明する。

アライメントと補正とは１つの調整機構により行うこともできる。ただし、これらを１つの調整機構により行なうと、相対位置関係を調整した上にさらに調整を行うようになるため、調整動作が複雑化する。従って、アライメントと補正とは別個の調整機構により行なうことが望ましい。そこで、インク散布装置１０に、インクジェット機構２４とテーブル調整機構３０との２つの調整機構を設け、アライメントはインクジェット機構２４により行い、補正はテーブル調整機構３０により行なうようにする。勿論、アライメントをテーブル調整機構３０により行い、補正をインクジェット機構２４により行うものであってもよいし、調整動作の制御が可能であれば、１つの調整機構により行うものであってもよい。

インク散布装置１０を初めて稼動するときには、製品としての基板１ではなく、周期的繰り返しパターン（以下、基板パターンとする）が形成されたテスト用の基板（テスト用基板１Ｔとする）を用いて、機械的誤差を抽出すべく、サンプリング処理を行なう。基板パターンが形成された基板としては、例えば図５のように、画素領域２に相当する領域とブラックマトリクス領域３に相当する領域とが区画形成されたような格子状のパターンを形成した基板等がある。つまり、基板パターンは、周期的に繰り返されたパターンであって且つ理想的なずれのないパターンを有しており、この周期的繰り返しパターンに基づいて、機械的誤差を検出していく。周期的繰り返しパターンの他の例としては、単に図１のブラックマトリクス領域３の箇所にパターン形成したもの、ブラックマトリクス領域３の交点位置にマークを形成してパターンを形成したもの、対数グラフ等のようにある一定単位ごとにラインを形成したもの、等がある。要は、周期的に所定の理想的なパターンを有するものであれば、任意のものを適用することができる。

まず、インクジェットヘッド２５の下方にテスト用基板１Ｔの先端部が位置するように、リニアモータ手段２１により搬送テーブル２０より搬入し、インクジェット機構２４によりアライメントを行なう。このアライメントとしては、例えば基板１にアライメントマークを形成しておき、アライメントマークを画像認識し、インクジェット機構２４に備えられるヘッド移動機構２６とヘッドシフト機構２８とヘッド回転機構２９とを駆動して、インクジェットヘッド２５をＸ方向とＹ方向とθ方向とに位置を調整することにより行なう。これにより、インク散布開始位置については、インクジェットヘッド２５と基板１との相対位置関係を正確にすることができる。

次に、搬送テーブル２０を間欠送りさせている間に、テスト用基板１Ｔの基板パターンを画像認識する。テスト用基板１Ｔは搬送テーブル２０により搬送されるため、搬送されるテスト用基板１Ｔの基板パターンを画像認識していくことにより、固定子２１ＦやＸ軸ガイド２２等に生じている機械的誤差が画像認識に反映されることになる。テスト用基板１Ｔには、周期的な基板パターンが形成されており、Ｘ方向に延びるパターンは、インクジェットヘッド２５の１つのノズルから繰り返して噴射されたインクの軌跡に該当することになり、Ｙ方向に延びるパターンは、同じタイミングで噴射されるインクジェットヘッド２５の多数のノズルの並び方向のインクの軌跡に該当することになる。

テスト用基板１Ｔ上の基板パターンの画像認識は、カメラＣにより映像を取得して、取得した画像データをコンピュータＭ２により画像処理を行うことにより行う。カメラＣは、テスト用基板１Ｔの基板パターンの画像を取得していく。カメラＣの画像取得としては、テスト用基板１Ｔの全面を取得しても良いが、領域を絞って取得するようにする。Ｘ方向に延びる１ラインの全ての基板パターンの画像を取得するのではなく、特定のポイント周辺、例えばｎ周期（ｎは整数）ごとに順次１つのラインの基板パターンの画像を取得していく。ここで、１周期とはブラックマトリクスに相当する領域を１つの単位としており、図５の例では、Ｘ方向に８周期、Ｙ方向に６周期の基板パターンが形成されていることになる。これにより、Ｘ方向の1ラインをサーチさせることができるようになる。カメラＣにより取得された画像データは順次コンピュータＭ２により出力されていく。コンピュータＭ２では、順次入力した画像データに基づいて画像処理を行う。

前記の機械的誤差は、固定子２１ＦやＸ軸ガイド２２等が持つ固有の誤差であり、Ｘ方向に延びる各ラインはいずれも同じ傾向を持っており、Ｙ方向の全てのラインについて画像認識をする必要はない。逆に、全てのラインについて画像認識を行なうと、膨大な処理時間を要する。そこで、Ｘ方向に延びる複数の基板パターンの中からラインを選択して画像認識を行なうようにする。選択されるラインとしては、最低２ライン以上とする。ただし、精度の観点から、両端部および中央部等のように合計３ライン以上を選択することが望ましい。

図５は、テスト用基板パターンを示す。取得する画像はＸ、Ｙ方向にそれぞれ周期の整数倍単位に送っているため、機械的誤差を生じていなければ、基板パターン画像（Ｐ２）の中心（図５（ｂ）における白点）と、前に取得した基板パターン画像（Ｐ１）の中心（図５（ａ）における黒点）とは完全に一致するが、固定子２１ＦやＸ軸ガイド２２等が持つ固有の機械的誤差によりずれを生じている。これが機械的誤差に基づくずれ量になり、このずれ量の検出を行っていく。また、ライン上には基板パターンが周期的に形成されているため、全てのパターンについてずれ量を検出してもよいが、あるポイント周辺に絞って検出するようにしている。このために、ｎ周期（ｎは整数）間隔で基板パターンを抽出して、抽出された基板パターンについてずれ量の検出を行なうようにする。このうちから、Ｘ方向において、例えば３周期間隔で基板パターンを抽出するようにする。

基板パターンのうち、最初に抽出された基板パターンＰ１の中心座標Ｑ１を基板パターン中心座標とし、この中心座標Ｑ１とｎ周期後の基板パターンＰ２の基板パターン中心座標Ｑ２との各方向の差分を算出して、差分Ｄ１（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を求める。以降、順次ｎ周期ごとに差分を算出していき、中心座標Ｑ１とｍ番目の基板パターンＰｍの基板パターン中心座標Ｑｍとについて、差分Ｄｍ（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）を算出する。以上により求められたＤ１（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）、Ｄ２（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）、・・・、Ｄｍ（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）の各データがずれ量データとして求められる。

そして、算出されたずれ量データＤ１（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）、Ｄ２（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）、・・・、Ｄｍ（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）は、画像処理を行う装置から、制御部４０に出力されて、記憶部４２に記憶される。以上により、サンプリングが終了する。

次に、実際に製品として用いられる基板１に対してインクジェットヘッド２５からインクを着弾させる処理を行う。まず、基板１を搬送テーブル２０に搭載して、Ｘ軸ガイド２２に沿って、リニアモータ手段２１によりインクジェットヘッド２５の下部にまで基板１を搬入する。インクの散布開始位置においては、インクジェット機構２４のヘッド移動機構２６、ヘッドシフト機構２８、ヘッド回転機構２９を駆動して、最初のアライメントを行なう。このアライメントは、前述したアライメントマークを画像認識して、テーブル調整機構３０の各機構を調整して行なう。そして、インクジェットヘッド２５からインクを散布した後に、リニアモータ手段２１の可動子２１Ｍにより搬送テーブル２０を間欠送りする。このタイミングに合わせてインクジェットヘッド２５からインクを散布していく。

前述したように、Ｘ方向に延びる１つの基板パターンのラインのうち、ｎ周期（ｎは整数）間隔ごとの基板パターンを抽出して、そのずれ量データを記憶部４２に記憶している。そこで、基板パターン位置Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｍにおいて、テーブル調整機構３０により、搬送テーブル２０の位置を補正するようにする。リニアモータ手段２１の可動子２１Ｍにはエンコーダを備えているため、このエンコーダにより可動子２１Ｍの位置情報を認識できる。制御部４０の処理部４１には可動子２１Ｍのエンコーダから位置情報を入力しており、この位置情報により、抽出した基板パターンの位置Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｍと可動子２１Ｍからの位置情報とが一致したときには、記憶部４２に記憶されているずれ量データを補正量として、テーブル調整機構３０のＸ方向調整機構３２、Ｙ方向調整機構３３、θ方向調整機構３４に対して、位置調整の指令を出す。

例えば、可動子２１Ｍの位置がＰ１と一致したときには、処理部４１は、記憶部４２に記憶されているＤ１（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）の情報をテーブル調整機構３０のＸ方向調整機構３２、Ｙ方向調整機構３３、θ方向調整機構３４に対して出力し、各調整機構は、それぞれの値に応じてＸ方向とＹ方向とθ方向とに補正を行うようにする。そして、搬送テーブル２０が移動して、Ｐ２の位置になったときには、処理部４１からＤ２（ΔＸ、ΔＹ、Δθ）の情報が出力されて、テーブル調整機構３０の各機構により補正を行うようにする。以降、所定のタイミング毎に、制御部４０からの指令に基づいて、補正を行うようにする。これにより、機械的な加工誤差や取り付け誤差に基づく誤差は、所定間隔毎にキャンセルされるため、基板１に対して正確にインクを着弾させることができるようになる。

ここで、画像処理において抽出される基板パターンＰ１、Ｐ２、・・・、Ｐｍは、１つのライン上の全ての基板パターンではなく、所定間隔毎の基板パターンを抽出したものであることは前述したとおりである。このとき、１つのライン上の全ての基板パターンを抽出して画像処理を施し、間欠送り毎にテーブル調整機構３０により補正動作を行うこともできる。この場合には、非常に高い精度で基板１にインクを着弾させることができるようになる。ただし、１つのライン上の基板パターンは膨大な数になり、全てにおいて画像処理を行うと、処理時間に要する時間が極めて長くなる。また、Ｘ方向においても、インクの着弾位置の誤差は一定の傾向を持っており、ライン上の全ての基板パターンについて補正を行わなくても、比較的正確な補正を行うことができる。逆に、全ての基板パターンについて補正動作を行うと、補正動作の回数が極端に多くなり、処理効率が大幅に低下してしまう。そこで、一定の間隔毎の基板パターンを抽出して、画像処理および補正動作を行うようにすることで、着弾精度の向上と処理効率の向上とをバランスよく達成するようにしている。

抽出する基板パターンの間隔としては、２０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。２０ｍｍ以下に設定すると、画像処理および補正動作の回数が必要以上に大きくなることから、処理効率が低下し、１００ｍｍ以上に設定すると、逆に間隔が広すぎるために、着弾精度の向上効果が低くなるためである。

また、抽出された基板パターンＰ１、Ｐ２、・・・、Ｐｍにおいて、Ｘ方向とＹ方向とθ方向とのずれ量を算出し、このずれ量をキャンセルするような補正動作をテーブル調整機構３０の各機構により行なってきたが、θ方向およびＹ方向にのみずれ量の算出および補正動作を行うようにしてもよい。固定子２１ＦやＸ軸ガイド２２は、Ｘ方向に延在されるレールであるため、Ｘ方向にはそれほどずれを生じることなく、主にθ方向およびＹ方向にずれを生じることになる。このため、θ方向およびＹ方向におけるずれ量だけの補正であっても、ある程度正確にインクを着弾させることができるようになる。この場合、θ方向およびＹ方向におけるずれ量だけを算出すればよいため、画像処理時間を大幅に短縮することができ、またテーブル調整機構３０に必要な機構はθ方向およびＹ方向調整機構３３だけになるため、機構の簡略化を図ることができ、同時に補正動作の時間も短縮できる。従って、θ方向およびＹ方向における補正動作のみで許容誤差に収まるのであれば、処理時間の短縮化や機構の簡略化の観点から、θ方向およびＹ方向にのみ補正動作を行うことが望ましい。

スペーサが散布される基板の構成説明図である。インク散布装置の全体構成を示す外観図である。搬送テーブルおよび調整機構の断面を示す図である。制御部およびこれに接続される各部のブロック図である。基板パターンと着弾位置との関係を示す図である。

符号の説明

１基板１Ｔテスト用基板
１０インク散布装置１１ベース
２０搬送テーブル２１リニアモータ手段
２１Ｆ固定子２１Ｍ可動子
２２Ｘ軸ガイド２４インクジェット機構
２５インクジェットヘッド３０テーブル調整機構
３２Ｘ方向調整機構３３Ｙ方向調整機構
３４ θ方向調整機構４０制御部
４１処理部４２記憶部

Claims

基板を搭載した搬送テーブルを間欠送りしている間に、微粒子を含む液体を前記基板に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列した噴射ヘッドから、前記間欠送りのタイミングに合わせて前記液体を噴射する液体散布装置であって、
前記噴射ヘッドと前記搬送テーブルとを相対移動させる移動手段と、
前記移動手段の機械的誤差に基づくずれを検出するずれ検出手段と、
前記ずれ検出手段により検出した前記機械的誤差に基づくずれを補正する補正手段と、
を備えたこと、を特徴とする液体散布装置。
前記ずれ検出手段は、前記相対移動する方向に対して直交方向のずれを検出し、
前記補正手段は、前記ずれ検出手段が検出した前記直交方向の前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする請求項１記載の液体散布装置。
前記ずれ検出手段は、前記相対移動する方向および回転方向のずれを検出し、
前記補正手段は、前記ずれ検出手段が検出した前記相対移動する方向および前記回転方向の前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする請求項２記載の液体散布装置。
前記ずれ検出手段は、周期的繰り返しパターンが形成された基板の画像データを取得する画像取得手段と、この画像取得手段が取得した画像データを画像処理する画像処理手段とを備え、
前記画像処理手段は、前記画像データ中に含まれる前記周期的繰り返しパターンが形成された基板の相対移動する方向における基板パターンの軌跡から一部の基板パターンを抽出し、抽出された各基板パターンの位置とこれらの基板パターンの理想的な着弾位置とのずれ量データを算出し、
前記補正手段は、抽出した基板パターンのタイミング毎に、算出された前記ずれ量データの分だけ前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする請求項１記載の液体散布装置。
前記画像処理手段は、前記軌跡の中から、等間隔に複数の基板パターンを抽出し、
前記補正手段は、抽出した前記基板パターンの間隔毎に前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする請求項４記載の液体散布装置。
前記噴射ヘッドの位置を調整するヘッド位置調整手段と、前記搬送テーブルの位置を調整するテーブル位置調整手段と、を備え、
前記ヘッド位置調整手段と前記テーブル位置調整手段とのうち何れか一方に、前記噴射ヘッドと前記基板との相対位置関係を最初に調整するアライメント機能を持たせ、他方に、前記補正手段としての機能を持たせたこと、を特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体散布装置。
請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体散布装置を備えたこと、を特徴とするフラットパネルディスプレイの製造装置。
請求項７記載のフラットパネルディスプレイの製造装置により製造されたフラットパネルディスプレイ。
請求項１乃至６の何れか１項に記載の液体散布装置を備えたこと、を特徴とする太陽電池パネルの製造装置。
請求項９記載の太陽電池パネルの製造装置により製造された太陽電池パネル。
基板を搭載した搬送テーブルを間欠送りしている間に、微粒子を含む液体を前記基板に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列した噴射ヘッドから、前記間欠送りのタイミングに合わせて前記液体を噴射する液体散布方法であって、
前記噴射ヘッドと前記基板との相対位置関係を最初に調整するアライメントを行った後に、前記搬送テーブルと前記噴射ヘッドとを移動手段により相対移動させ、
前記移動手段に生じる機械的誤差に基づくずれを補正しながら前記噴射ヘッドから前記基板に前記液体を散布していくこと、を特徴とする液体散布方法。
前記機械的誤差に基づくずれは、
前記搬送テーブルと前記噴射ヘッドとを相対移動させている間に、周期的繰り返しパターンが形成された基板の画像を取得し、
前記相対移動する方向における前記周期的繰り返しパターンが形成された基板の基板パターンの軌跡から一部の基板パターンを抽出して、抽出された各基板パターンの位置とこれらの基板パターンの理想的な着弾位置とのずれ量データを算出するサンプリング処理により求めること、を特徴とする請求項１１記載の液体散布方法。
前記基板パターンを抽出するときには、前記軌跡の中から等間隔に複数の基板パターンを抽出し、
抽出した前記基板パターンの間隔毎に前記機械的誤差に基づくずれを補正すること、を特徴とする請求項１２記載の液体散布方法。