JP2010151856A - 機能液塗布装置及び機能液塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な機構でヨーイング量を測定でき、着弾位置を補正できる機能液塗布装置及び機能液塗布方法を提供することである。
【解決手段】本発明は、処理基板に対し機能液を塗布する複数のノズルを有するヘッド部と前記ヘッド部を回転するヘッド部回転部を有する機能液供給ヘッドブロックを具備する機能液供給ブロックを支持する支持体に沿って、前記機能液供給ブロックを一定方向に移動させ、前記機能液供給ブロックに搭載された複数のカメラで前記処理基板を撮像する撮像し、前記撮像ステップの結果から前記支持体のヨーイング量を求め、前記ヨーイング量測定ステップの結果に基づいて前記機能液を塗布する位置を補正することを有すること特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、機能液塗布装置及び機能液塗布方法に関わり、特に高精度の着弾精度が求められる機能液塗布装置及び機能液塗布方法に関するものである。

液晶製造装置において、インクジェット技術を応用した液晶製造技術が近年脚光を浴びている。ＴＶ用液晶パネルは大型化・高精細化がさらに高まり１画素のサイズは約１５０μｍ程度である。

液晶製造装置のインクジェット技術を応用した製造プロセスの一つにスペーサ粒子分散液塗布工程がある。このプロセスは液晶画素を仕切るブラックマトリクス上に機能液であるスペーサ粒子分散液を塗布するものである。

ブラックマトリクスの線幅は約１００μｍであり機能液吐出ノズルから吐出されたスペーサ分散液はブラックマトリクス上に正確に塗布されなければ発光する画素内に塗布される事になり、輝度の低下につながる為、絶対にブラックマトリクス上に塗布されなければならない。

この為、機能液塗布装置に搭載するステージは精密でなければならない。しかしながら、いくら機械的に調整してインクヘッドを移動させても、機械のもつ固有のくせによって、移動方向と垂直方向にインクヘッドが左右に振れるヨーイングが発生し、その量を完全に除去することはできない。ステージ調整時にはヨーイングを何らかの方法で測定し、稼動時にその量を補正する必要がある。

従来は、このヨーイング量を機能液塗布装置外に設けたレーザ測長器により絶対的なスケールで測定していた。

しかしながら、上記従来技術のレーザ測長器は高価で取扱いが困難であり、測定者による測定バラつきが問題となっていた。

従って、本発明の第1の目的は、安価な機構でヨーイング量を測定でき、着弾位置を補正できる機能液塗布装置及び機能液塗布方法を提供することである。

本発明の第２の目的は、測定者によらず安定してヨーイング量を測定でき、着弾位置を補正ができる機能液塗布装置及び機能液塗布方法を提供することである。

本発明の上記目的を達成するために、処理基板に対し機能液を塗布する複数のノズルを有するヘッド部と前記ヘッド部を回転するヘッド部回転部を有する機能液供給ヘッドブロックを具備する機能液供給ブロックを支持する支持体に沿って、前記機能液供給ブロックを一定方向に移動させ、前記機能液供給ブロックに搭載された複数のカメラで前記処理基板を撮像し、前記撮像ステップの結果から前記支持体のヨーイング量を求め、前記ヨーイング量測定ステップの結果に基づいて前記機能液を塗布する位置を補正することを有することを第１の特徴とする。

また、本発明の上記目的を達成するために、上記第１の特徴に加え、前記ヨーイング量測定ステップは、前記ヨーイング量を前記処理基板設けられた規則的に設けられた線あるいは領域に基づいても求めることを第２の特徴とする。

さらに、本発明の上記目的を達成するために、上記第１または第２の特徴に加え、前記複数は２台であることを第３の特徴とする。

また、本発明の上記目的を達成するために、上記第３の特徴に加え、前記２台のカメラ間隔は前記規則的に設けられた線あるいは領域の整数倍であること第４の特徴とする。

また、本発明の上記目的を達成するために、上記第３または第４の特徴に加え、前記２台のカメラの設置位置は前記ヘッド部の回転中心に対して左右に等距離に設けたことを第５の特徴とする。

さらに、本発明の上記目的を達成するために、上記第３または第５の特徴に加え、前記２台のカメラを前記機能液供給ヘッドブロックあるいは前記機能液供給ヘッドブロックのうち前記ヘッド部の両サイドに、前記一定方向に沿って設けたことを第６の特徴とする。

また、本発明の上記目的を達成するために、上記第４乃至第６の特徴に加え、前記処理基板は液晶基板であり、前記線はブラックマトリクスであり、前記領域はブラックマトリクス領域あるいはカラーフィルタ領域であることを第７の特徴とする。

また、本発明の上記目的を達成するために、上記第７の特徴に加え、前記機能液はブラックマトリクス上に塗布する機能液であることを第８の特徴とする。

さらに、本発明の上記目的を達成するために、上記第１乃至第８の特徴に加え、前記ヨーイング量は、前記一定方向、前記一定方向に垂直方向及び前記ヘッド部回転中心における回転角であることを第９の特徴とする。

また、本発明の上記目的を達成するために、上記第１の特徴に加え、複数のカメラのうち少なくとも１台が前記処理基板と前記基板を載置する載置台のアライメントのためのアライメントマークを撮像することを第１０の特徴とする。

上記本発明によれば、安価な機構でヨーイング量を測定でき、着弾位置を補正できる機能液塗布装置及び機能液塗布方法を提供することができる。

また、上記本発明によれば、測定者によらず安定してヨーイング量を測定でき、着弾位置を補正できる機能液塗布装置及び機能液塗布方法を提供することである。

図１は、液晶基板の遮光領域であるブラックマトリクスに機能液の一例であるスペーサ粒子分散液を塗布する塗布装置１００としての本発明の実施形態を示す概略図である。
塗布装置１００には、大別してステージ２０と、ステージ２０を跨ぐように設けたガントリ３０と、これらの制御する画像モニター６１を有する制御装置６とがある。ステージ２０の上面には、液晶基板などの処理基板３を載置する載置台４０をＸ軸方向に移動させるＸ軸テーブル２１があり、載置台４０はエンコーダ付きＸ軸リニアモータ(図示せず)によってＸ軸レール２２上を走行制御される。

一方、ガントリ３０には、複数、例えば4台の機能液供給ブロック１０(同一機能ため一台を図示、以下ブロックと略す)をＹ軸方向に移動させるＹ軸テーブル３１がある。Ｙ軸テーブル３１は保護ケースで覆われており、その内部上部にＹ軸レール(図示せず)、その下部にブロック１０の位置を検出するＹ軸用リニアエンコーダ(図示せず)が設けられている。

ブロック１０は、両サイドにＣＣＤカメラ５Ｌ、５Ｒを搭載し、複数の機能液吐出ノズル(以下、ノズルと略す)を有する機能液供給ヘッドブロック(以下、ヘッドブロックと略す)１１と、前記ヘッドブロック１１に機能液を供給する機能液供給タンク１２とに大別される。

図２は、前記ヘッドブロック１１を詳細に示した図である。ヘッドブロック１１は、４つのノズルヘッド１１_１〜４を有するヘッド部１１Ｈと、ヘッド部１１Ｈをその中心１１Cから回転させるノズル部回転部１１Ｋを有する。各ノズルヘッド１１_１〜４には１２８個の吐出ノズルがＹ軸方向に列状に設けてあり、各吐出ノズルからブラックマトリクスに向けてスペーサ粒子分散液を吐出する
そこで、４台のブロック１０をＹ軸方向に配置し移動させ、載置台４０をＸ軸方向に移動させることによって、前記ノズルから、ブラックマトリクスにスペーサ粒子分散液の機能液を塗布することにより、スペーサ粒子分散液を所望の位置に着弾する。

前記ブロック１０をＹ軸、即ちガントリ３０に沿って移動させると、ガントリ３０の持つ固有のくせによってそのときヨーイングが発生する。図３はその模様を概念的に示したものである。実線７は、図２に示すヘッド部１１Ｈの回転中心位置１１Ｃの奇跡を示したもので、ここでは、仮にヨーイング曲線と呼ぶ。ヨーイングには、各測定地点ｎにおける回転中心位置１１Ｃの基準位置からのＸ、Ｙ軸方向ずれ(dxn、dyn)と、ノズル部１１のＹ軸方向に対する傾斜θnの３成分(dxn、dyn、θn)がある。以下、ヨーイングとは回転中心位置１１Ｃでのヨーイングを意味し、後述するカメラによる測定位置におけるＸ、Ｙ軸方向ずれは、単にズレと表す。

図２は本発明の一実施形態を示す図で、ヘッドブロック１１のうちヘッド部１１Ｈの両端にＣＣＤカメラ５Ｌ、５Ｒ(以下ＣＣＤを略す)を搭載し、処理対象とする実基板を撮像し、ヨーイング３成分(dxn、dyn、θn)を求める例である。図４に本実施形態における処理フローを示した図である。図４のSteｐ７に示すように、実際の処理時には求めたこれらの値によりスペーサ粒子の着弾位置を補正し、ブラックマトリクス上にスペーサ粒子分散液が吐出する。

前述した基準位置は、アライメントマークによってアライメント(図４：Step1)された実際の処理基板３のブラックマトリクスやカラーフィルタ領域等を用いる。本実施形態では、図５(b)示すように、カラーフィルタ領域の中心位置を基準とする。一つの四角で示すカラーフィルタ領域、即ちパネル画素は規則的に配置されているので、ヘッド部１１Ｈの両端に設けたカメラ５Ｌ、５Ｒ間の距離Ｌ及び図３に示す各測定位置のピッチΔＰをパネル画素ピッチの整数倍とする。その結果、ガントリ３０にヨーイングがなく、カラーフィルタ領域と平行であるならば、図３に示すヨーイング曲線における各測定位置で両カメラの画像中心をともにカラーフィルタ領域の中心位置に設定することができる。そこで、ヨーイングが存在すれば、両カメラ画像のターゲットとするカラーフィルタ領域の中心位置(図５、図６に示す細い一点鎖線)は、画像中心(図５、図６に示す太い一点鎖線)からずれる。そのズレ量(dx1n、dy1n) (dx2ｎ、dy2n)を求める。カラーフィルタ領域は、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)からなり、ターゲットとしては、その一つを用いその大きさは横150μｍ×縦450μｍである。前記ヨーイング量の大きさは高々５０μｍ程度と考えるが、万が一隣の領域にずれたとしても前回の測定位置からの連続性を考慮することにより隣の領域かを判定できる。

そこで、図６(b)に示すカラーフィルタ領域の中心位置Ｋ（Ｘｋ、Ｙｋ）とし、図７に示すようにカメラ５Ｌの画像を制御装置６内の画像処理ユニット６２に取りこみ、パターンマッチング処理(画面内でパターンと一番合致した時)の画像の画像ズレを検出し、画像中心が中心位置Ｋにくるように、制御装置６が基板をＸ軸方向に、ブロック１０をＹ軸方向に移動制御する(図４:Step2)。その後、カメラ５Rによってヘッド部１１Ｈの他端における画像を取り込み画像処理ユニット６２でパターンマッチング処理して、カメラ５Ｒ位置におけるズレ量(dx21、dy21)を求める(Step3)。このときの、ヘッド部１１Ｈの回転中心位置１１Ｃでのヨーイング3成分(dxc1、dyc1、θ１)は以下のとおりとなる。

dxc1＝(dx21 + dx11)/２＝dx21/２
dyc1＝(dy21 + dy11)/２＝dy21/２ (1)
θ1 ＝Sin^-1{(dx21 - dx11)/Ｌ}＝Sin^-1(dx21/Ｌ)
その後、ヘッドブロック１１を測定ピッチΔＰ移動させ(Step4)、カメラ５Ｌ、５Ｒの画像を取り込み画像処理ユニット６２でパターンマッチング処理して、各カメラにおけるズレ量を求め、式(2)に基づき図６に示す測定位置でのヘッド部１１Ｈの回転中心位置１１Ｃのヨーイング量を求める(Step５)。式(2)において、ｎは2以上での測定位置を示す。

dxcn＝(dx2n + dx1n)/２
dyc1＝(dy2n + dy1n)/２ (2)
θn ＝Sin^-1{(dx2n - dx1n)/Ｌ}
このStep４及びStep５の処理を所定回数のN回を処理する(Step6)。

式(2)の処理を最初の測定位置1を基準とすれば、測定位置ｎの各成分のヨーイング量は
dxcn1＝dxcn - dyc1
dycn1＝dyc1 - dyc1 (3)
θn1 ≒θn -θ1
となる。

図８は、本実施形態における測定結果の一例を示したものである。横軸にＹ軸(ガントリ)の位置を、縦軸左にＸ，Ｙヨーイング量を、縦軸右にθヨーイング量を示している。
図８において、大きな傾向として、Ｙヨーイングは右上がりに、Ｘヨーイングは右下がりに変化している。前者は、ヘッドブロック１１のＹ軸方向の移動をエンコーダの出力で制御しているが、そのエンコーダの線形蓄積誤差の影響と考える。後者は、載置台上でのアライメントの持つ処理基板３の残留傾斜と考える。
いずれにしても、実補正においては、エンコーダやアライメントの影響による誤差を含めて補正する必要があり、式(２)または式(３)により、着弾位置を補正して、ブラックマトリクス上にスペーサ粒子分散液が吐出する(Step７)。

以上の説明において、複数のＣＣＤカメラを使用しθ軸のヨーイングを求める場合、カメラ１とＣカメラ２の画像取得タイミングは同時取り込みが望ましい。

また、測定開始位置はどこでもよいが、実際の運用で基準となる位置、例えばステージ座標の中心位置を選ぶことが望ましい。

また、上記実施形態では、測定開始位置においてカメラ５Ｌの初期ズレをゼロに調整したが必ずしもゼロに調整する必要はない。

さらに、上記実施形態の説明においては、ヨーイング測定用に設けたカメラをアライメント用途と兼用して用いることができる。例えば、(１)一つのブロック１０に設けられた２台のカメラの間隔と略同じ距離に設けられた処理基板３及び載置台４０にアライメントマークを設ける、あるいは、(２)処理基板３の両端部分及びそれに対応した載置台４０にアライメントマークを設けて、例えば４台あるブロック１０の両端に設けたカメラで当該マークを撮像することで、アライメントを行なうことができる。

従って、上記実施形態によれば、ＣＣＤカメラを２台と簡単なデータ処理装置を設けることによって、安価な機構でヨーイング量を測定でき、測定者によらず、着弾位置を補正できる機能液塗布装置及び機能液塗布方法を提供することができる。
上記実施形態では、ヘッドブロック１１のＹ軸方向に２台のカメラを配置したが、ヘッドブロック１１のＸ軸方向に２台のカメラを配置しても同様な効果を得ることができる。

以上の説明では、液晶基板にブラックマトリクスに機能液を塗布することを重点に説明してきたが、インクなどもその他のものを塗布する装置においても適用可能である。

液晶基板のブラックマトリクスにスペーサ粒子分散液を機能液として塗布す る塗布装置としての本発明の実施形態を示す概略図である。 図1のブロックにおけるヘッドブロックを詳細に示した図である。 ガントリの持つ固有のくせによって発生するヨーイングを概念的に示した図 である。 本発明の実施形態における処理フローを示した図である。 本発明の実施形態における測定開始位置おけるヨーイング量の求め方を示し た図である。 本発明の実施形態における測定開始位置以外における測定位置のヨーイング 量の求め方を示した図である。 画像信号の処理の流れを示した図である。 本実施形態における測定結果の一例を示した図である。

符号の説明

３：処理基板 ５Ｌ、５Ｒ：ＣＣＤカメラ
６：制御装置 １０：ブロック(機能液供給ブロック)
１１：ヘッドブロック(機能液供給ヘッドブロック)
１１Ｈ：ヘッド部 １１１〜４：ヘッド部の各ヘッド
１１Ｃ：ヘッド部の回転中心位置 １１Ｋ：ヘッド部回転部
１２：機能液供給タンク ２０：ステージ
３０：ガントリ ４０：載置台
６１：画像モニター ６２：画像処理ユニット
１００：塗布装置。

Claims (19)

1. 処理基板に対し機能液を塗布する複数のノズルを有するヘッド部と前記ヘッド部を回転するヘッド部回転部を有する機能液供給ヘッドブロックを少なくとも具備する機能液供給ブロックと、前記機能液供給ブロックを支持する支持体と、前記支持体に沿って一定方向に前記機能液供給ブロックを移動させる移動機構を有する機能液塗布装置において、
   前記機能液供給ブロックに搭載され、前記処理基板を撮像する複数のカメラと、前記撮像結果から前記支持体のヨーイング量を求めるヨーイング量測定手段と、前記ヨーイング量から前記機能液を塗布する位置を補正する補正手段とを有することを特徴とする機能液塗布装置。
2. 前記ヨーイング量測定手段は、前記ヨーイング量を前記処理基板に規則的に設けられた線あるいは領域に基づいても求めることを特徴とする請求項１に記載の機能液塗布装置。
3. 前記複数は２台であることを特徴とする請求項１または２に記載の機能液塗布装置。
4. 前記２台のカメラ間隔は前記規則的に設けられた線あるいは領域の整数倍であること特徴とする請求項３に記載の機能液塗布装置。
5. 前記２台のカメラの設置位置は前記ヘッド部の回転中心に対して左右に等距離に設けたことを特徴とする請求項３または４に記載の機能液塗布装置。
6. 前記２台のカメラを前記機能液供給ヘッドブロックあるいは前記機能液供給ヘッドブロックのうち前記ヘッド部の両サイドに、前記一定方向に沿って設けたことを特徴とする請求項３乃至５に記載のいずれかの機能液塗布装置。
7. 前記２台のカメラを前記機能液供給ヘッドブロックあるいは前記機能液供給ヘッドブロックのうち前記ヘッド部の前記一定方向に垂直方向であって前記処理基板に対し平行面に設けたことを特徴とする請求項３乃至５に記載のいずれかの機能液塗布装置。
8. 前記処理基板は液晶基板であり、前記線はブラックマトリクスであり、前記領域はブラックマトリクス領域あるいはカラーフィルタ領域であることを特徴とする請求項４乃至７に記載のいずれかの機能液塗布装置。
9. 前記機能液は、ブラックマトリクス上に塗布する機能液であることを特徴とする請求項８に記載の機能液塗布装置。
10. 前記ヨーイング量は、前記一定方向、前記一定方向に垂直方向及び前記回転中心における回転角であることを特徴とする請求項１乃至９に記載のいずれかの機能液塗布装置。
11. 前記複数のカメラのうち少なくとも１台は、前記処理基板の前記機能液塗布装置への載置時のアライメントに用いることを特徴とする請求項１に記載の機能液塗布装置。
12. 処理基板に対し機能液を塗布する複数のノズルを有するヘッド部と前記ヘッド部を回転するヘッド部回転部を有する機能液供給ヘッドブロックを具備する機能液供給ブロックを支持する支持体に沿って、前記機能液供給ブロックを一定方向に移動させる移動機構する移動ステップと、前記機能液供給ブロックに搭載された複数のカメラで前記処理基板を撮像する撮像する撮像ステップと、前記撮像ステップの結果から前記支持体のヨーイング量を求めるヨーイング量測定ステップと及び前記ヨーイング量測定ステップの結果に基づいて前記機能液を塗布する位置を補正する補正ステップとを有することを特徴とする機能液塗布方法。
13. 前記ヨーイング量測定ステップは、前記ヨーイング量を前記処理基板設けられた規則的に設けられた線あるいは領域に基づいても求めることを特徴とする請求項１２に記載の機能液塗布方法。
14. 前記複数は２台であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の機能液塗布方法。
15. 前記２台のカメラの設置位置は前記ヘッド部の回転中心に対して左右に等距離に設けたことを特徴とする請求項１４に記載の機能液塗布方法。
16. 前記処理基板は液晶基板であり、前記機能液はブラックマトリクス上に塗布する機能液であり、前記線はブラックマトリクスであり、前記領域はブラックマトリクス領域あるいはカラーフィルタ領域であることを特徴とする請求項１４に記載の機能液塗布方法。
17. 前記ヨーイング量は、前記一定方向、前記一定方向に垂直方向及び前記ヘッド部回転中心における回転角であることを特徴とする請求項１２乃至１６に記載のいずれかの機能液塗布方法。
18. 前記処理基板と前記基板を載置する載置台のアライメントマークを撮像し、両者のアライメントを行なうアライメントステップを有することを特徴とする請求項１２に記載の機能液塗布方法。
19. 複数のカメラのうち少なくとも１台がアライメントマークを撮像することを特徴とする請求項１８に記載の機能液塗布方法。

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