JP2007334172A - 基板加工装置、基板加工方法、カラーフィルタ製造装置、カラーフィルタ製造方法、表示装置の製造装置、表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の基板に、迅速にかつ効率的に加工処理を行うことのできる基板加工装置を提供する。
【解決手段】複数の基板加工ユニット３−１〜３−４を直列に配置して基板加工装置１を構成する。基板加工装置１は、複数の基板７−１〜７−４を、一度にそれぞれ基板加工ユニット３−１〜３−４に投入し加工処理を行う。基板加工装置１は、加工処理の終了した複数の基板７−１〜７−４を、一度に当該基板加工装置１から排出する。基板加工ユニット３−１〜３−４を直列に配置して基板７の投入・排出の機構を共通化したので、設置、維持管理コスト等を軽減する効果がある。また基板７の加工処理の生産性向上の効果がある。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス基板等を加工してカラーフィルタ等のパターンを形成する基板加工装置に関する。

近年、コンピュータ等のディスプレイとして、省スペース・低消費電力を特徴とする液晶カラーディスプレイの需要が高まっている。また、液晶カラーディスプレイは、液晶テレビ用途等としても需要が高まってきている。

液晶カラーディスプレイを構成するカラーフィルタの基板としては、従来、ガラス基板を用いている。ガラス基板上に、ブラックマトリクスや、カラーフィルタを構成する赤色、緑色及び青色の３色のカラーフィルタ層を生成する。こうして生成されるカラーフィルタ基板と、別工程で生成されるＴＦＴ基板とを貼り合わせ、基板間に液晶を注入し偏向フィルムを貼り付けることで液晶パネルが完成する。

基板上に液晶ディスプレイにおけるカラーフィルタのパターンを形成する方法として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色のインクをインクジェット方式により基板上に吐出して着色層パターンを形成するパターン形成装置がある（［特許文献１］参照。）。

パターン形成装置は、基板を正確な位置に移動させつつ、インクジェットヘッドからインクを吐出させて、基板上にパターンを形成する。

特開２００２−３６１８５２号公報

しかしながら、カラーフィルタなどの需要の拡大に伴い、基板を１枚ずつ基板加工装置に投入して順次加工処理を行う方法は、多量の基板加工を行うには非効率的である。また、複数の基板加工装置を設置し、それぞれの基板加工装置に基板を投入・排出する機構を設けることは設備費の増大を招くという問題点がある。また、複数の基板加工装置にそれぞれ基板を投入・排出する機構を設けると、設備が大型化し複雑化するという問題点がある。

本発明は、このような問題を鑑みてなされたもので、複数の基板に、迅速にかつ効率的に加工処理を行うことのできる基板加工装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するための第１の発明は、基板に加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行い前記基板の搬送方向に配置される複数の加工ユニットと、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させる移動手段と、を具備することを特徴とする基板加工装置である。

加工処理は、ガラス基板等に対して加工部が行う処理であり、例えば、インク塗布処理、レーザ照射処理等によるパターン形成処理である。
加工部は、基板に対して相対的に移動して加工処理を行う装置であり、例えば、インクジェットヘッド、レーザ照射ヘッドである。
載置部は、基板を支持固定する、支持部、及び吸着テーブルを含む。載置部は搬送方向に移動可能に構成される。
基板加工装置は、複数の加工ユニットを配置して構成され、基板にカラーフィルタ等のパターンを形成する装置である。各加工ユニットは、インクジェット方式等により被加工基板の所定の加工領域にカラーフィルタのパターンを形成する。カラーフィルタは、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等の表示装置に用いられる。

第１の発明の基板加工装置は、基板に加工処理を行う複数の加工ユニットから構成され、当該基板を複数の加工ユニット間で移動させて加工処理を行う。

また、複数の加工ユニットに対して複数の基板を一度に投入し、投入された複数の基板に対して一度に加工処理を行い、加工処理後の複数の基板を一度に排出するようにしても良い。
移動手段としては、直線移動機構やロボットや曲面ガイド等を用いることができる。直線移動機構は、ステップモータ、サーボモータ、リニアモータ等の制御可能なモータを用い、スライド機構（スライドレール、スライダ等）に沿って加工対象を移動させる移動機構である。

第１の発明による基板加工装置は、複数の加工ユニットを配置して構成されるので複数の基板を迅速、かつ効率的に加工する効果がある。

第２の発明は、基板に加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行う複数の加工ユニットを前記基板の搬送方向に配置し、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させることを特徴とする基板加工方法である。
第２の発明は、基板を加工する基板加工方法に関する発明である。

第３の発明は、基板にカラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行い前記基板の搬送方向に配置される複数の加工ユニットと、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させる移動手段とを具備することを特徴とするカラーフィルタ製造装置である。
第３の発明は、カラーフィルタの製造装置に関する発明である。

第４の発明は、基板にカラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行う複数の加工ユニットを前記基板の搬送方向に配置し、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させることを特徴とするカラーフィルタ製造方法である。
第４の発明は、カラーフィルタの製造方法に関する発明である。

第５の発明は、カラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、基板に前記カラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行い前記基板の搬送方向に配置される複数の加工ユニットと、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させる移動手段と、を具備することを特徴とする表示装置の製造装置である。
第５の発明は、カラーフィルタを備える表示装置の製造装置に関する発明である。

表示装置は、例えば、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、ＬＣＤ（液晶ディスプレイパネル）、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）である。

第６の発明は、カラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、基板に前記カラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行う複数の加工ユニットを前記基板の搬送方向に配置し、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させることを特徴とする表示装置の製造方法である。
第６の発明は、カラーフィルタを備える表示装置の製造方法に関する発明である。

本発明によれば、複数の基板に、迅速にかつ効率的に加工処理を行うことのできる基板加工装置を提供することができる。

以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。尚、加工手段としてインクジェット方式を用いるものとして説明する。
図１〜図４を参照しながら、本実施の形態に係る基板加工装置１について説明する。

（１．基板加工装置１の構成）
図１は、基板加工装置１の斜視図である。図２は、基板加工ユニット３の斜視図である。Ｚ軸は鉛直方向の回転軸を示し、θ方向はその回転方向を示す。Ｙ軸は加工装置１１の移動方向を示し、Ｘ軸は基板７の搬送方向を示す。θ軸、Ｙ軸、Ｘ軸は互いに直角を成す。

基板加工装置１は、複数の基板加工ユニット３−１〜３−４を直列に接続して構成される。基板加工装置１は、加工対象である基板７を基板加工ユニット３−１〜３−４の内部を順に移動させつつ当該基板７に加工処理（パターン形成処理）を行う。

基板加工ユニット３は、基板載置部９、Ｘ軸移動機構１６、Ｘ軸移動機構１７、定盤１５、加工装置１１、ガントリ５、Ｙ軸移動機構１３などから構成される。
基板加工ユニット３は、インクジェット方式によりカラーフィルタを製造する装置である。基板加工ユニット３は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の色素を含有するインクをインクジェット方式で光透過性の基板７上に吐出し、各インクを硬化させて着色画素部を形成し、当該基板７上にカラーフィルタパターンを形成する。

基板載置部９は、カラーフィルタパターンが形成される基板７を吸着して固定する吸着テーブル（図示せず）と、当該吸着テーブルを載置しＸ軸移動機構１７に沿って移動する移動テーブル等から構成される。吸着テーブルは、例えば当該吸着テーブルと基板７との間の空気を減圧し真空にすることにより当該基板７を吸着する。この場合、吸着テーブルには空気を吸引するための小孔（図示しない）が設けられ、吸着の際には当該孔を通じて真空ポンプ（図示しない）等により空気の吸引が行われる。

Ｘ軸移動機構１７は、直線移動機構であり、基板７を乗せた基板載置部９を支持し搬送方向１９（Ｘ軸方向）に移動させて位置決めする装置である。
Ｘ軸移動機構１６は、直線移動機構であり、ガントリ５を支持しＸ軸方向に移動させる装置である。
尚、Ｘ軸移動機構１６及びＸ軸移動機構１７としては、汎用のものを用いることができ、例えば、駆動機構として、サーボモータ及びボールねじ、リニアモータ等を用い、ガイド機構として、リニアガイド、エアスライダ等を用いることができる。

定盤１５は、石製やセラミック製等の高平坦精度を要する盤である。また、定盤１５上に、基板７をエア浮上させるような機構を設けても良い。

加工装置１１は、基板７に加工処理（パターン形成）を行う。
加工装置１１には、位置調整の行われた複数のインクジェットヘッド（図示しない）が配列されており、基板７に対して相対的に移動しつつインクを吐出して加工処理（パターン形成）を行う。即ち、ガントリ５のＸ軸移動機構１６によるＸ軸方向移動と、加工装置１１のＹ軸移動機構１３によるＹ軸方向移動を組み合わせて加工装置１１（即ちインクジェットヘッド）を移動させつつ基板７に加工処理を行う。

加工装置１１は、スライドレール等のＹ軸移動機構１３を介してガントリ５に連結され、塗布幅方向（Ｙ軸方向）に直線移動する。Ｙ軸移動機構１３は、例えばリニアモータ、スライド機構等を用いることができる。

ガントリ５は、定盤１５に沿ってＸ軸移動機構１６によりＸ軸方向に移動する門型フレームであり、Ｙ軸移動機構１３を介して加工装置１１を支持する。

尚、図示していないが、基板７等の位置検出用のアライメントカメラや、各移動機構を制御する制御部等が、基板７や加工装置１１等の位置制御を行いつつ、インク吐出制御を行って基板７の加工処理を行う。
また、図１及び図２では、Ｘ軸移動機構１６によりガントリ５を移動させて、基板７にインクを塗布するものとして説明したが、これに限られない。ガントリ５を定盤１５に固定し、Ｘ軸移動機構１７により基板載置部９を移動させて、基板７にインクを塗布するようにしてもよい。

（２．基板加工装置１の動作）
図３は、基板加工装置１の上面図である。図４は、基板加工装置１による複数の基板７−１〜７−４の加工処理を示すフローチャートである。図３及び図４を参照しながら、基板加工装置１による複数の基板７−１〜７−４の加工処理について説明する。

基板加工装置１を構成する基板加工ユニット３−１〜３−４は、それぞれ基板７−１〜７−４にパターン形成等の加工処理を行う。
基板加工装置１はＸ軸移動機構１７（図２参照）により、基板７−１〜７−４を搬送方向１９（Ｘ軸方向）に一度に直線移動させ、基板７−１〜７−４を基板加工装置１（基板加工ユニット３−１〜３−４）内に投入する（図３（ａ）参照、ステップ１００１）。

基板加工装置１は、基板７−１〜７−４を吸着テーブル（図示せず）に吸着し基板載置部９に載置して、それぞれ基板加工ユニット３−１〜３−４の所定の位置に位置決めしてセットする（図３（ｂ）参照、ステップ１００２）。

基板加工ユニット３−１は、加工装置１１のＹ軸方向移動、及びガントリ５のＸ軸方向移動を組み合わせつつ、加工装置１１のノズル吐出孔から基板７−１にインクを吐出させて加工処理（パターン形成）を行う。

基板加工ユニット３−２〜３−４も、同様にしてそれぞれの加工装置１１が、それぞれ基板７−２〜７−４に加工処理を行う（ステップ１００３）。
尚、基板加工ユニット３−１〜３−４は、それぞれ基板７−１〜７−４に同時に加工処理を行っても良いし、加工処理に時間差があっても良い。

基板加工装置１は、加工処理の終了した基板７−１〜７−４を搬送方向１９に直線移動させて一度に当該基板加工装置１から排出する（ステップ１００４）。

以上の過程を経て、基板加工装置１は、一度に基板７−１〜７−４の加工処理を行う。
このように、基板加工装置１に複数の基板７を一度に投入して加工処理を行い一度に排出することにより、迅速かつ効率的に基板加工処理を行うことができる。

（３．基板加工ユニット３の配置形態）
図５は、基板加工装置１ａを示す図である。
図１乃至図３では、複数の基板加工ユニット３が、基板７の搬送方向に直線状に配置されるものとして説明したが、直線状以外に配置するようにしてもよい。

基板加工装置１ａは、複数の基板加工ユニット３が基板７の搬送方向２０に沿って配置されて構成される。各基板加工ユニット３−１〜３−３は、必ずしも直線状に配置しなくても良い。

各基板加工ユニット３−１〜３−３の間に基板移動装置２１−１、２１−２が設けられる。基板移動装置２１は、基板加工ユニット３間で基板７を搬送する装置である。基板移動装置２１は、例えば、直線移動機構やロボットや曲面ガイドである。

このように、基板加工ユニット３を直線状以外に配置することもできるので、設置スペースの状況に柔軟に対応することができる。
図５に示す基板加工装置１ａでは、図３に示す基板加工装置１と同様にして、複数の基板７が搬送方向２０に沿って一度に当該基板加工装置１ａに投入され、一度に加工処理が行われ、一度に送出される。

（４．効果）
このように本実施の形態によれば、基板加工装置１は、複数の基板７を一度に当該基板加工装置１内に投入して当該複数の基板７に一度に加工処理を行うことにより、迅速にかつ効率的に基板加工処理を行うことができる。

また、加工処理を行う基板加工ユニット３−１〜３−４を連続して配置することにより、それぞれの基板加工ユニット３−１〜３−４に基板７を投入及び送出する機構を設置する場合と比較してコスト的負担を削減することができる。また、設備規模を縮小し、設備コストを軽減できる効果がある。また、基板７の投入・送出の機構を基板加工ユニット３−１〜３−４を配列することで共通化したので、投入・送出の機構の維持管理コストを軽減する効果がある。

また、複数の基板７に、迅速に効率の良い加工処理を行うことができ、生産性の向上、及び納期の短縮が可能である。

また、故障やメンテナンスの際、不具合のある基板加工ユニット３を正常な物に差し替えることで、遅滞なく基板の加工処理を継続することが可能である。すなわち、故障等が発生した基板加工ユニット３のみを交換・修理することにより故障等に対応可能であるので、維持管理負担を軽減することができる。

（５．表示装置の製造）
図６は、基板加工装置１による加工処理を経て製造された表示装置２３を示す図である。ここでは、表示装置２３として液晶ディスプレイパネルを挙げて説明する。
基板７は、基板加工装置１による加工処理を経て製造されたカラーフィルタ基板である。基板７には、液晶２９を封入する空間を確保するためのスペーサ２７が形成される。
基板２５は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のアレイ基板である。
基板７と基板２５とを貼合し、基板の周辺部分にシール材３１を設け、基板間に液晶２９を封入することにより、表示装置２３が製造される。

尚、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に限られるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

基板加工装置１の斜視図 基板加工ユニット２の斜視図 基板７−１〜７−４による加工処理を示す図 基板７−１〜７−４による加工処理を示すフローチャート 基板加工装置１ａによる基板７の加工処理を示す図 基板加工装置１による加工処理を経て製造された表示装置２３を示す図

符号の説明

１………基板加工装置
３−1〜３−４………基板加工ユニット
５………ガントリ
７、７−１〜７−４………基板
９………基板載置部
１１………加工装置
１３………Ｙ軸移動機構
１５………定盤
１６、１７………Ｘ軸移動機構
１９、２０………搬送方向
２１−１、２１−２………基板移動装置
２３………表示装置

Claims (12)

1. 基板に加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行い前記基板の搬送方向に配置される複数の加工ユニットと、
   前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させる移動手段と、
   を具備することを特徴とする基板加工装置。
2. 前記移動手段は、前記複数の加工ユニットに対して前記複数の基板を一度に投入及び排出し、
   前記複数の加工ユニットは、それぞれ、前記投入された複数の基板に対して一度に加工処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板加工装置。
3. 基板に加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行う複数の加工ユニットを前記基板の搬送方向に配置し、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させることを特徴とする基板加工方法。
4. 前記複数の加工ユニットに対して前記複数の基板を一度に投入及び排出し、前記複数の加工ユニットは、それぞれ、前記投入された複数の基板に対して一度に加工処理を行うことを特徴とする請求項３に記載の基板加工方法。
5. 基板にカラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行い前記基板の搬送方向に配置される複数の加工ユニットと、
   前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させる移動手段と、
   を具備することを特徴とするカラーフィルタ製造装置。
6. 前記移動手段は、前記複数の加工ユニットに対して前記複数の基板を一度に投入及び排出し、
   前記複数の加工ユニットは、それぞれ、前記投入された複数の基板に対して一度に加工処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のカラーフィルタ製造装置。
7. 基板にカラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行う複数の加工ユニットを前記基板の搬送方向に配置し、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させることを特徴とするカラーフィルタ製造方法。
8. 前記複数の加工ユニットに対して前記複数の基板を一度に投入及び排出し、前記複数の加工ユニットは、それぞれ、前記投入された複数の基板に対して一度に加工処理を行うことを特徴とする請求項７に記載のカラーフィルタ製造方法。
9. カラーフィルタを備える表示装置の製造装置であって、
   基板に前記カラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行い前記基板の搬送方向に配置される複数の加工ユニットと、
   前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させる移動手段と、
   を具備することを特徴とする表示装置の製造装置。
10. 前記移動手段は、前記複数の加工ユニットに対して前記複数の基板を一度に投入及び排出し、
    前記複数の加工ユニットは、それぞれ、前記投入された複数の基板に対して一度に加工処理を行うことを特徴とする請求項９に記載の表示装置の製造装置。
11. カラーフィルタを備える表示装置の製造方法であって、
    基板に前記カラーフィルタのパターンを形成する加工処理を行う加工部と前記基板が載置される載置部とを相対的に移動させつつ前記基板の加工処理を行う複数の加工ユニットを前記基板の搬送方向に配置し、前記基板を前記複数の加工ユニット間で移動させることを特徴とする表示装置の製造方法。
12. 前記複数の加工ユニットに対して前記複数の基板を一度に投入及び排出し、前記複数の加工ユニットは、それぞれ、前記投入された複数の基板に対して一度に加工処理を行うことを特徴とする請求項１１に記載の表示装置の製造方法。

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