JP2009291710A - 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、液体散布方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】基板上に散布されるインクが不規則な軌跡を持つ場合であっても、インクの着弾精度を向上させるような補正を自動的に行うことを目的とする。
【解決手段】搬送テーブル２０とインクジェットヘッド３０とを相対移動させている間に、テスト用基板６１に対して各ノズル５０から微粒子を含まないテスト用インク６２を散布し、各ノズル５０から最初に着弾したテスト用インク６２を含む画像をカメラ３１により取得してコンピュータ３３が画像処理を行い、画像中のテスト用インク６２の位置と、各テスト用インク６２の理想的な着弾位置とを比較して、その差分をずれ量データとして画像処理を行って算出し、ずれ量データに基づいて、各ノズル５０の位置を補正する位置補正とノズル５０ごとに噴射タイミングを個別的に制御するタイミング補正と、の２つの補正を行っている。
【選択図】 図３

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および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、基板上に液体を散布する液体散布方法およびこの液体散布方法を実行するためのプログラム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。特許文献１で示すようなインクジェット方式では、基板を搬送テーブルに搭載して１方向に搬送している間に、上部位置に配置してあるインクジェットヘッドの各ノズルから下方に向けてインクを間欠的に噴射するようにしている。基板の搬送タイミングとインクジェットヘッドからのインクの噴射タイミングは同期しており、これにより基板上に格子状にインクを散布することが可能になる。
特開２００７−０２５３３４号公報

インクジェット方式では、インクジェットヘッドから繰り返しインクを噴射していると、インクジェットヘッドのノズルの一部または全部が閉塞され、インクの飛散方向の変化やインクの不吐出といった噴射不良を起こす。このため、定期的にインクジェットヘッドのメンテナンスが行われる。メンテナンスは、インクを散布する装置からインクジェットヘッドを取り外して、専用の洗浄装置等で確実にインクの汚れを除去してから、再度装置に装着するようにするものが一般的である。また、メンテナンス以外にも、例えば故障や変形等により、インクジェットヘッドの交換事由が生じる。

ところで、基板上に散布されるインクはブラックマトリクス領域に限定的に分散配置されることから、極めて高い着弾精度が求められる。このため、インクジェットヘッドを取り外して再度装着した場合に、取り付け精度の誤差が生じるおそれがあり、誤差が生じた状態で基板上にインクを散布すると、ブラックマトリクス領域に正確にインクを着弾させることができなくなる。その結果、この基板を用いた液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイは正常に動作することができない不良品となる。従って、インクジェットヘッドを装置に再度装着するときには、基板とインクジェットヘッドとの相対位置関係を厳格に位置合わせしてから、基板上にインクの散布を行うようにしている。

基板とインクジェットヘッドとの位置合わせは、基板またはインクジェットヘッドの何れか一方の位置をＸ方向、Ｙ方向、θ方向に微調整して行われるものが一般的である。このような微調整による位置合わせは、基板とインクジェットヘッドとの相対位置関係がある傾向を持ってずれを生じている場合（例えば、Ｙ方向に徐々にずれていくような場合）には、高精度に位置合わせを行うことができるが、不規則なずれに対しての位置合わせをすることができない。近年のインクジェット方式では、複数のインクジェットヘッドをヘッドブロックに装着して、多量のインクを同時に基板上に散布するようにしたものが用いられるようになってきている。そうすると、各インクジェットヘッドには、固有のばらつきが生じ、それぞれが異なる方向にずれを生じている場合があり、この場合には、前述したような位置合わせでは高精度に補正することができない。

そこで、本発明は、基板上に散布されるインクが不規則にばらついている場合であっても、インクの着弾精度を向上させるような補正を自動的に行うことを目的とする。

本発明の請求項１の液体散布装置は、基板を搭載する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下方に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列して設けた噴射ヘッドの各噴射口から前記液体を散布する液体散布装置であって、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前記間欠送りを行う相対移動手段と、前記相対移動手段により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前記各噴射口から前記基板上に散布された微粒子を含まないテスト用の液体のうち、最初に着弾した前記テスト用の液体を含む前記基板の画像を取得する画像取得手段と、前記画像中の前記テスト用の液体の位置と、各液体の理想的な着弾位置とを比較して、その差分をずれ量データとして算出する画像処理手段と、を備え、前記画像処理手段が算出した前記ずれ量データに基づいて、前記各噴射口の位置を補正する位置補正手段と、前記噴射口ごとに噴射タイミングを個別的に変化させる制御を行うタイミング補正手段と、の２つの補正手段を設けたこと、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、テスト用の液体のサンプリングを行い、各液体の着弾精度と理想的な着弾位置とのずれ量データを算出して、位置補正手段とタイミング補正手段との２つの補正手段を組み合わせることにより、不規則なずれに対しても自動的に補正することが可能になる。

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、複数の前記噴射ヘッドがヘッドブロックに装着され、前記位置補正手段は、前記ヘッドブロックの位置を補正して各噴射口の位置を補正し、前記タイミング補正手段は、前記噴射ヘッドに配列される各噴射口を同時に噴射するように制御し、且つ前記噴射ヘッドごとに噴射タイミングを変化させる制御を行うこと、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、ヘッドブロックごとに位置補正を行い、噴射ヘッドごとにタイミング補正を行うため、機構の簡略化や制御の容易化を図る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１記載の液体散布装置において、前記位置補正手段は、前記基板の搬送方向に対して直交方向および回転方向に対して補正を行い、前記タイミング補正手段は、前記基板の搬送方向に対して補正を行うこと、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、基板の搬送方向に対してタイミング補正を行っているため、この方向に生じる不規則なずれを補正することができ、且つ位置補正機構を備えなくてもよいため、機構の簡略化を図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３記載の液体散布装置において、前記補正手段は、前記直交方向または前記回転方向に前記各噴射口の位置補正を行うことにより前記直交方向の補正を行った後に、前記搬送方向における補正を前記噴射口ごとに噴射タイミングを個別的に制御することにより行うこと、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、まず直交方向または回転方向にのみ着目して位置補正を行うことにより、直交方向におけるずれの補正を行うことができる。このとき、搬送方向には大きくずれを生じる場合があるが、搬送方向にはタイミング補正が可能なため、過剰なずれや不規則なずれを生じたとしても補正をすることができ、全体として高精度に補正をすることが可能になる。

本発明の請求項５の液体散布装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体散布装置において、前記画像取得手段は、前記搬送テーブルの搬送方向に対して直交方向に移動しながら、複数枚の前記基板の画像を取得して、画像データとして前記画像処理手段に出力し、前記画像処理手段は、入力した複数枚の画像データに含まれる前記液体と、この画像データを取得したときの前記画像取得手段の位置情報とに基づいて、各画像データに含まれる前記液体が前記各噴射口のうちいずれの噴射口から噴射されたかを特定すること、を特徴とする。

この液体散布装置によれば、基板上の画像は複数枚に分割して取得しているため、画像取得手段の視野を狭小にすることができ、またそれぞれの画像データの情報量を少なくすることができることから、画像処理を迅速に行うことができるようになる。

本発明の請求項６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５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７のフラットパネルディスプレイは、請求項６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８の太陽電池パネルの製造装置は、請求項１乃至５の何れか１項に記載の液体散布装置を備えたこと、を特徴とする。また、本発明の請求項９の太陽電池パネルは、請求項８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１０の液体散布方法は、基板を搭載する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下方に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列して設けた噴射ヘッドの各噴射口から前記液体を散布する液体散布方法であって、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前記間欠送りを行っている間に、前記基板に対して前記各噴射口から微粒子を含まないテスト用の液体を散布する工程と、前記各噴射口から最初に着弾した前記テスト用の液体を含む前記基板の画像を取得する工程と、前記画像中の前記テスト用の液体の位置と、各液体の理想的な着弾位置とを比較して、その差分をずれ量データとして算出する工程と、算出されたずれ量データに基づいて、前記各噴射口の位置を補正する位置補正と前記各噴射口の噴射タイミングを個別的に変化させる制御を行うタイミング補正との２つの補正を行う工程と、を有すること、を特徴とする。

本発明の請求項１１の液体散布方法は、請求項１０記載の液体散布方法において、複数の前記噴射ヘッドがヘッドブロックに装着され、前記位置補正は、前記ヘッドブロックの位置を補正して各噴射口の位置を補正し、前記タイミング補正は、前記噴射ヘッドに配列される各噴射口を同時に噴射するように制御し、且つ前記噴射ヘッドごとに噴射タイミングを変化させる制御を行うこと、を特徴とする。

本発明の請求項１２の液体散布方法は、請求項１０記載の液体散布方法において、前記各噴射口の位置補正は、前記基板の搬送方向に対して直交方向および回転方向に行い、前記タイミング補正は、前記基板の搬送方向に対して行うこと、を特徴とする。

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、前記直交方向または前記回転方向に対して前記位置補正を行うことにより前記直交方向の補正を行った後に、前記基板の搬送方向に対して前記タイミング補正を行うこと、を特徴とする。

本発明の請求項１４の液体散布方法は、請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の液体散布方法において、前記画像を取得するときには、前記搬送テーブルの搬送方向に対して直交方向に移動しながら、複数枚の画像の取得を行い、前記画像を取得したときの位置情報と前記画像に含まれる前記液体とに基づいて、前記液体が前記各噴射口のうちいずれの噴射口から噴射されたかを特定すること、を特徴とする。

本発明の請求項１５のプログラムは、請求項１０乃至１４の何れか１項に記載の液体散布方法を実行するためのプログラムである。

本発明は、基板上にインクを散布する前に、予めテスト用基板にテスト用インクを散布して、画像処理を行ってずれ量を算出するサンプリングを行い、製品に使用される基板にインクを散布するときには、サンプリングで得られたずれ量データに基づいて、位置補正とタイミング補正との２つの補正を組み合わせて補正を行っていることで、不規則にばらつくずれにも対応した高精度な補正を自動的に行う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、ヘッドクリーニング装置を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、ヘッドブロック２５とヘッドスライド機構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、ヘッドブロック２５には４つのインクジェットヘッド３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ（総称してインクジェットヘッド３０とする）を装着しており、インクジェット機構２４には、下方を視野とするカメラ３１を装着しており、基板の画像を取得している。

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（基板の搬送方向）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。

インクジェット機構２４は、制御装置３２に電気的に接続されており、制御装置３２からの指令によりインクジェット機構２４に備えられる各機構の動作制御がされる。制御装置３２はコンピュータ３３と接続されており、コンピュータ３３は制御装置３２の制御内容の変更や画像処理等の各種処理を行う。ヘッドスライド機構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（Ｘ方向に直交する方向）に移動させるものである。ヘッドスライド機構２６は微小に移動させることもでき、この場合には、ヘッドブロック２５のＹ方向における位置補正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）にヘッドブロック２５を昇降させる機構である。ヘッドシフト機構２８は、Ｘ方向にヘッドブロック２５を微小に移動させる機構であり、ヘッドブロック２５のＸ方向における位置補正機構としての役割を担う。ヘッド回転機構２９は、ヘッドブロック２５を任意の角度で回転させる機構であり、ヘッドブロック２５のθ方向（回転方向）における位置補正機構としての役割を担う。

ヘッドブロック２５の幅（Ｙ方向の長さ）は、基板１の幅の約半分の長さのものを例示している。近年のフラットパネルディスプレイの製造装置は、大型の基板から複数枚の基板に分割して製品用の基板とするものが用いられるようになってきているため、基板１は大型サイズを適用している。従って、ヘッドブロック２５により基板１にインクを散布するときには、基板１のＹ方向における半分のエリアにインクを散布した後に、残りの半分のエリアにインクを散布して処理を終了する。図２では、ヘッドブロック２５の幅が基板１の約半分のものを示しているが、同じ長さであってもよいし、半分以下の長さであってもよい。

図３を参照して、インクジェット機構２４に備えられる各機構の動作制御を行う制御部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、ヘッドブロック２５と基板１との間のＸ方向とＹ方向とθ方向とのずれ量データが記憶されている。記憶部４２は、コンピュータ３３に接続されており、コンピュータ３３で画像処理されて得られたずれ量データを入力して記憶する。処理部４１は、インクジェット機構２４に備えられる補正制御部４３に接続されており、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補正制御部４３に出力する。補正制御部４３は、インクジェット機構２４の各インクジェットヘッド３０から噴射される基板１の着弾位置を補正するための制御部であり、インクジェット機構２４のヘッドスライド機構２６とヘッド回転機構２９とアクチュエータ制御部４４とに接続されている。

アクチュエータ制御部４４はインクジェットヘッド３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄに個別的に備えられており、各インクジェットヘッド３０からのインクの噴射タイミングを個別的にコントロールする制御部となっている。図４に示すように、各インクジェットヘッド３０に多数配列される各ノズル５０は、チャンバピース５１と、圧電素子からなるアクチュエータ５２とを備えており、アクチュエータ５２に電圧を印加すると、二点鎖線で示すように、アクチュエータ５２が変形して、チャンバピース５１が拡張する。その結果、インクがチャンバピース５１に吸い込まれ、この状態でアクチュエータ５２への電圧の印加を停止すると、元の状態に復元して、チャンバピース５１の容積が減少して、インクがノズル５０から噴射されるようになっている。各インクジェットヘッド３０に個別的に設けているアクチュエータ制御部４４は、それぞれ各ノズル５０のアクチュエータ５２に接続されており、アクチュエータ５２への電圧の印加・停止タイミングを制御することにより、インクの噴射タイミングをインクジェットヘッド３０ごとに個別的にコントロールすることが可能になる。各インクジェットヘッド３０に配列される複数のノズル５０は、１列に配列されるものであってもよいし、複数列に配列されるものであってもよい。

以上の構成において、図２に示すように、リニアモータ手段２１により搬送テーブル２０がインク散布装置１０に搬入され、搬送テーブル２０を間欠送りしている間に、ガントリ２３に装着されたヘッドブロック２５の各ノズル５０からインクを噴射することで、基板１にマトリクス状にインクを分散配置していく。ヘッドブロック２５はメンテナンス等を行うときには、インクジェット機構２４に対して着脱が行われる。このときに、取り付け精度に誤差を生じると、各ノズル５０の位置関係にずれを生じてしまい、基板１の所定位置にインクを着弾させることができなくなる。また、ヘッドブロック２５はガントリ２３に沿ってＹ方向に移動するため、Ｙ軸の停止位置でも機械的誤差を生じる。これら取り付け誤差等の機械的誤差を要因として着弾位置に生じるずれを修正して着弾精度の向上を図る。

ここで、基板１はＸ軸ガイド２２に沿って１方向に間欠移動され、しかもＸ軸ガイド２２によりガイドされながら移動するため、最初にインクジェット機構２４と基板１との相対位置関係が補正されれば、その後は１方向に移動すればよく、順次散布されるインクは基板１の正確な位置に着弾される。このため、基板１に最初に散布されるインクの着弾位置が的確になるような補正を行うようにしている。

図５および図６を参照して、補正動作について説明する。図５は処理全体のフローであり、図６は図５の処理の中の補正動作について説明したサブルーチンである。前述したように、基板１は大型サイズのものを使用しているため、基板１全体を複数のブロックに分割してインクを散布し、最終的にブロックごとに基板１を切り出して、製品用の基板を生成するようにしている。勿論、基板１は１つのブロックを有しているものであってもよい。

補正の内容について具体的に説明する。本発明の補正は、位置補正とタイミング補正との２つの補正方法により行われる。位置補正は、ヘッドブロック２５の位置をＹ方向とθ方向との２つの方向に調整する方法であり、タイミング補正は、各ノズル５０のインクの噴射タイミングを個別的に調整してＸ方向に補正する方法である。最小限の補正態様としては、Ｙ方向またはθ方向に位置補正、Ｘ方向にタイミング補正をするものであればよく、またＸ、Ｙ、θの３方向の位置補正を行って、さらにＸ方向のタイミング補正を行うものであってもよい。以下においては、Ｙ方向およびθ方向は位置補正を行い、Ｘ方向にはタイミング補正を行うものを例示している。

図５のフローチャートに示すように、基板１の複数のブロックのうち最初のブロックに対象を設定する（ステップＳ１）。そして、インクジェット機構２４に生じた取り付け誤差等を要因とした機械的誤差のずれ量を検出すべく、インクを基板１に散布して、その画像を取得して画像解析を行う所謂サンプリング処理を行う。サンプリング処理を行うときには、実際に製品用として用いられる基板１ではなく、サンプリングのために用いられるテスト用基板６１を用いて行う。このテスト用基板６１は基板１と同じものを用いる。また、テスト用基板６１に散布するインクは、スペーサビーズが混在されていないテスト用インク６２を用いる。テスト用インク６２にスペーサビーズが混在されていないものを用いることで、テスト用インク６２を繰り返してテスト用基板６１に散布することができる。例えば、テスト用基板６１の同じブロックに対してテスト用インク６２を複数回散布して、その統計を取ることで、偶発的なサンプルを排除でき、サンプリングをより確実に行うことができるようになる。このとき、テスト用基板６１に散布されたテスト用インク６２はスペーサビーズを混在していないため、インク乾燥後には再度同じ位置にテスト用インク６２を散布することが可能になる。このため、テスト用インク６２としては、スペーサビーズが混在していないインクを用いるが、インク液としては実際の製品用のインクと同じ液体を用いるようにする。

ステップＳ１のブロックに対して、テスト用インク６２を散布する（ステップＳ２）。このステップのインクの散布が完了した後に、制御装置３２は、リニアモータ手段２１を制御して、テスト用インク６２を最初に散布した位置にまで搬送テーブル２０を戻すようにする。このとき、テスト用インク６２が最初に散布された位置が、インクジェット機構２４に装着されたカメラ３１の視野内に収まる位置にまで搬送テーブル２０を移動させる。ここでいうテスト用基板６１に最初に散布したテスト用インク６２とは、各ノズル５０から噴射されたテスト用インクであるため、テスト用基板６１には多数のテスト用インク６２がＹ方向に１列のラインをなして着弾していることになる。このライン上のテスト用インク６２をサンプリングすることになる。

そして、テスト用基板６１上のテスト用インク６２の画像をカメラ３１により取得する（ステップＳ３）。ここで、カメラ３１は、視野角がある程度制限されることや画像処理を行う情報量の低減化等の観点から、狭小な領域を視野としており、当該領域はごく一部の領域となる。このため、カメラ３１により１つの画像を取得しただけでは、ライン上のテスト用インク６２のうち一部の画像しか取得できない。このため、カメラ３１をガントリ２３に沿ってＹ方向に移動させながら、順次連続的な画像を取得することで、各ノズル５０から最初に散布されたテスト用インク６２の全ての画像を得ることができる。

カメラ３１が取得する画像は画像データとして順次コンピュータ３３に出力される。コンピュータ３３は順次入力するカメラ３１の画像データを記憶装置に次々に記憶していく。カメラ３１はＹ方向に移動しながら取得している画像を順次出力しているため、コンピュータ３３の記憶装置には、テスト用基板６１の画像データがＹ方向における端部から順番に格納されていくことになる。

次に、コンピュータ３３は格納された画像データの画像処理を行う（ステップＳ４）。図７は、最初に格納された画像データ３１−１を示している。この画像データ３１−１の中には、テスト用基板６１と６個のテスト用インク６２とが含まれている。この中から、まず６個のテスト用インク６２だけを抽出する。この抽出のための手法としては、例えばパターンマッチングや二値化等の手法を用いて、テスト用基板６１からテスト用インク６２を選別して行う。前述したように、画像処理の対象となるテスト用インクは、最初に散布されたライン上のテスト用インク６２だけであり、テスト用基板６１のＹ方向の端部位置のライン上のテスト用インク６２である。図中では、６２−１、６２−２、６２−３の３個が対象になる。そこで、これら３個のテスト用インクについての画像データ中のＸＹ座標位置を求めるようにする。

テスト用インク６２のずれ量を算出するために、最初に基準となるテスト用インク６２としてテスト用インク６２−１を選択する。このテスト用インク６２−１がずれ量算出のための始点となる。始点となるテスト用インク６２−１から順番に６２−２、６２−３、・・・、６２―ｎに対してずれ量の算出を行う。ずれ量の算出には、画像データ中に設定されたマトリクスに基づいて行う。このマトリクスは、例えば画像中の任意の特異点を抽出して画像中に設定することができる。マトリクスの交点がテスト用インク６２の理想的な着弾位置であり、画像中に含まれる各テスト用インク６２とマトリクスの交点との差分を算出することにより各テスト用インク６２のずれ量を算出することができる。差分の算出に当たっては、Ｘ方向およびＹ方向に基づいて行い、この差分をずれ量データとして記憶する。以上により、テスト用インク６２−１、６２−２、６２−３についてずれ量データが算出される。

ところで、テスト用基板６１に着弾した各テスト用インク６２は、それぞれ対応するノズル５０から噴射されたものであり、各テスト用インク６２のずれ量データに基づいて、対応するノズル５０のずれ量を算出する。図７で示すような画像データであれば、テスト用インク６２−１はＹ方向における最初のテスト用インクであるため、対応するノズル５０も最端のノズルであることを認識できる。また、テスト用インク６２−２はテスト用インク６２−１の次のテスト用インクであるため、最端の次のノズル５０が対応していることを特定でき、テスト用インク６２−３も同様に特定できる。ただし、コンピュータ３３に格納されている次の画像データ（３１−２）にはテスト用インク６２の順番を特定する情報が含まれていないため、画像データのみではノズル５０を特定することができない。

ここで、コンピュータ３３の記憶装置には、前述したように、各画像データが順番に格納されている。従って、キュー方式等により順番に画像データに対して画像処理を行うことにより、画像データの番号付けを行うことができ、画像データの順番を認識できれば、その画像中のテスト用インク６２から、対応するノズル５０を特定することができる。勿論、反対側から順番に画像処理を行うこともでき、この場合には、スタック方式等により逆から順番に画像処理を行っていくことにより、テスト用インク６２のノズル５０を特定できる。また、各画像データに、それぞれの順番の情報を付加することによっても、画像処理を行って、ノズル５０の特定を行うことができる。つまり、画像データの順番が画像データを取得したときのカメラ３１の位置情報となり、この位置情報と画像データとに基づいて、全てのテスト用インク６２に対応するノズル５０を特定することができる。これにより、全てのテスト用インク６２についてのずれ量データを得ることができるようになる。

次に、コンピュータ３３は、算出されたずれ量データに基づいて、補正処理を行うか否かを判定する（ステップＳ５）。補正処理を行うか否かは、算出されたずれ量データが予め設定された許容範囲内であるか否かに基づいて行う。このステップで補正処理を行う必要がないと判定した場合には、次のブロックに進むようにする（ステップＳ６）。このとき、次のブロックがあるか否かを判定し（ステップＳ７）、ない場合には処理を終了し、ある場合には次のブロックに移動して、再びステップＳ２に戻り、テスト用インク６２をテスト用基板６１に対して散布する。

一方、ステップＳ５で補正処理を行う必要があると判定した場合には、補正処理ルーチンを開始する（ステップＲ）。図６を参照すると、補正処理ルーチンＲにおいては、最初に補正成分の解析処理を行う（ステップＲ１）。コンピュータ３３には、各テスト用インク６２のずれ量データが記憶されており、各ずれ量データは対応するノズル５０のずれ量を反映したものである。従って、各ずれ量データに基づいて補正動作を行う。

補正動作としては、前述したとおり、位置補正とタイミング補正との２つの補正動作がある。図２に示されるように、位置補正はヘッドブロック２５を単位として行われる。つまり、Ｙ方向については、ヘッドスライド機構２６によりヘッドブロック２５全体を位置補正し、θ方向については、ヘッド回転機構２９によりヘッドブロック２５全体を回転させている。従って、位置補正はヘッドブロック２５を単位として行っており、インクジェットヘッド３０ごとに細かな位置補正は行わず、またさらに細かなノズル５０ごとの補正を行っていない。従って、ヘッドブロック２５による位置補正を行う場合には、各ノズル５０のずれ量データの平均値を算出して、この平均値に基づいて位置補正を行うようにしている。

勿論、インクジェットヘッド３０ごとにＹおよびθ方向の位置補正を行う機構を独立に装着すれば、インクジェットヘッド３０ごとに位置補正を行うことが可能になり、ヘッドブロック２５を単位とした位置補正と比較して、細やかな補正が可能になる。この場合には、インクジェットヘッド３０ごとに平均値を算出して、インクジェットヘッド３０ごとに独立して位置補正を行うようにする。また、ノズル５０ごとにＹおよびθ方向の位置補正を行う機構を独立に装着すれば、ノズル５０ごとに位置補正を行うこともできる。この場合には、ノズル５０ごとに独立に位置補正をすることができることから、極めて高精度な位置補正を行うことができるようになり、基板１へのインクの着弾精度はほぼ正確になるまで向上する。

ただし、インクジェットヘッド３０ごと、またはノズル５０ごとに独立した補正機構を装着するようにすると、機構の複雑化といった問題が生じる。従って、機構の簡略化といった点を重視するか、またはインクの着弾精度の向上を重視するかの何れかによって、補正機構の態様を適宜選択するようにする。本実施形態では、ヘッドブロック２５を単位として位置補正を行っているため、位置補正の機構をヘッドブロック２５に１つ備えればよいため、機構が極めて簡略化することになる。インクの着弾精度という点では、タイミング補正により細かな補正を行うことが可能になるため、インクの着弾精度の向上を図りつつ、機構を簡略化できるようになる。

ヘッドブロック２５の位置補正を行うときには、まずθ方向の補正を行う必要があるか否かの判定を行う（ステップＲ２）。得られているずれ量データの平均値はＸおよびＹの２方向成分だけであるが、θ方向の補正をすることで、ＸおよびＹの位置を同時に補正することができる。θ方向の補正を行う必要があると判定した場合には、ずれ量データの平均値に基づいてθ方向の補正量を決定し、この補正量の分だけヘッド回転機構２９を回転させて補正を行う（ステップＲ３）。この制御は、コンピュータ３３から制御装置３２にθ方向の補正量を出力し、制御装置３２がインクジェット機構２４の補正制御部４３を制御することにより行う。このθ方向の補正により、基板１に対する各ノズル５０からのインク着弾位置が補正される。そして、補正後のインクの着弾精度がどの程度向上したのかを検証するために、補正処理ルーチンＲを終了して、テスト用基板６１に再びテスト用インク６２を散布する処理を開始する（ステップＳ２）。

ステップＳ３の画像取得ステップおよびステップＳ４の画像処理ステップを行って、θ方向の補正後のテスト用インク６２の着弾位置に基づいて、ステップＳ５の補正処理を行うか否かの判定処理を行う。このときに、別途の補正を行う必要がない程度にまでテスト用インク６２の着弾精度が向上していれば、ステップＳ６の次のブロックに移る処理を行う。しかし、別途の補正を行う必要があると判定した場合には、再度補正処理ルーチンＲに移行する。そして、ステップＲ１の補正成分解析処理を行った後に、θ方向の補正を行う必要があるか否かを判定するステップＲ２の処理を行う。θ方向の補正を１度行っているために、殆どの場合、θ方向の補正を行わないと判定され、次のＸ、Ｙ補正を行うか否かの判定処理を行う（ステップＲ４）。ただし、再度θ補正を行う場合もある。

ステップＲ４の判定処理で、Ｘ、Ｙ補正を行う必要がないと判定した場合には、そのまま補正処理ルーチンＲを終了する。一方、Ｘ、Ｙ補正を行う必要があると判定した場合には、ヘッドスライド機構２６によりＹ方向には位置補正を行い、Ｘ方向にはタイミング補正を行うようにする（ステップＲ５）。位置補正については、θ方向の補正と同様に、コンピュータ３３から制御装置３２に補正量を出力して、制御装置３２から補正制御部４３に補正量を入力して、補正制御部４３がヘッドスライド機構２６を制御して行うようにしている。Ｘ方向のタイミング補正については、制御装置３２からインクジェットヘッド３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄにそれぞれ接続されているアクチュエータ制御部４４にインクジェットヘッド３０ごとの補正量を出力する。インクジェットヘッド３０ごとの補正量は、対応するノズル５０から何れのインクジェットヘッド３０に配列されているものであるかを特定し、特定されたインクジェットヘッド３０ごとにＸ方向のずれ量の平均値を算出して、各インクジェットヘッド３０のずれ量データを出力する。そして、アクチュエータ制御部４４は、各インクジェットヘッド３０のアクチュエータ５２の電圧の印加・停止のタイミングを制御して、テスト用インク６２の噴射タイミングを調節する。以上により全ての補正処理が完了する。

Ｘ方向における補正はタイミング補正により行われているが、例えば位置補正とタイミング補正とを組み合わせたものであってもよい。つまり、Ｘ方向とＹ方向とθ方向とに位置補正を行った後にタイミング補正を行うものであってもよい。この場合には、図２に示すヘッドシフト機構２８を用いるようにする。Ｘ方向における補正をタイミング補正のみにする場合には、ヘッドシフト機構２８を設ける必要がなくなるため、より機構を簡略化することができる。

また、タイミング補正は、インクジェットヘッド３０ごとではなく、ノズル５０ごとに行うこともできる。インクジェットヘッド３０を単位としたタイミング補正よりもノズル５０を単位としたタイミング補正の方がより細やかな補正を行うことができ、この場合には、Ｘ方向におけるずれはほぼ完全に解消することができるようになる。ただし、インクジェットヘッド３０ごとにタイミング補正を行う場合には、インクジェットヘッド３０ごとに纏めて噴射タイミングを制御すればよいため、ノズル５０ごとにタイミング補正を行う場合よりも、制御が簡単になる。

また、タイミング補正を行うことにより、例えば、テスト用基板６１へのテスト用インク６２の着弾位置がジグザグ状等のような不規則なずれを生じている場合にも、補正することができるようになる。つまり、インクジェットヘッド３０ごとに、若しくはノズル５０ごとにタイミング補正を行うことにより、それぞれのインクジェットヘッド３０、若しくはそれぞれのノズル５０が別個独立の噴射タイミングでテスト用インク６２を噴射するようになる。ヘッドブロック２５の各インクジェットヘッド３０のメンテナンスを行うときには、ヘッドブロック２５から各インクジェットヘッド３０を取り外してメンテナンスを行い、再度装着するようにしている。このときに、インクジェットヘッド３０ごとに取り付け精度がばらつくと、インクの着弾精度も不規則にばらつきを生じる。また、インクジェットヘッド３０に備えられる各ノズル５０がそれぞればらついた場合にも、インクの着弾精度が不規則になる。このとき、ノズル５０ごと、またはインクジェットヘッド３０ごとに噴射タイミングを個別的にコントロールすることで、不規則なずれに対しても補正することが可能になる。

また、θ方向またはＹ方向の位置補正を行うようにした後に、Ｘ方向のタイミング補正を行うようにすることで、より着弾精度の向上を図ることができる。つまり、θ方向またはＹ方向の位置補正をＹ方向にのみ着目して補正を行うことにより、Ｙ方向を高精度に補正することができる。Ｘ方向については大きくずれが生じることになるが、Ｘ方向については、タイミング補正という別途の補正により個別的に噴射タイミングを制御することができるため、残りのＸ方向の補正をタイミング補正に委ねることにより、機構の簡略化と着弾精度の向上との両者をバランス良く達成することができるようになる。

また、ステップＳ３の画像取得処理からステップＲの補正処理まで全て自動的に行うようにしているが、例えば、画像処理をした結果をコンピュータ３３の画面上に表示するようにしてもよい。画面上に、ずれ量を算出するときに設定されるマトリクスと取得したテスト用インク６２とを表示しておくことで、そのずれ量を視認することが可能になる。画面上でずれ量を視認することができれば、例えば明らかに着弾位置がずれている場合やそもそも着弾していない場合には、取り付け精度等の問題ではなく、インクの噴射不良や不吐出といった事態が起こっていることを把握することができるようになる。

そして、インクジェットヘッド３０のノズル５０間よりも短いピッチで基板１にインクを散布するような場合、搬送テーブル２０を往復動作させて、往路と復路とでＹ方向に極めて微小にヘッドブロック２５を変位させた状態でインクを散布するようにする。このときに、画面上に表示されるテスト用インク６２が往路のときに散布されたテスト用インク６２であるか、復路のときに散布されたテスト用インクであるかを認識できるように、例えば色分け表示するようにすることもできる。また、ステップＳ４の画像処理を行うことにより、各テスト用インク６２のずれ量データを個別的に算出できるが、各ずれ量データをＸ方向とＹ方向とに分けてコンピュータ３３の画面上に表示するようにしてもよい。このように、色分け表示やＸ、Ｙの方向成分に分けた表示を行うことで、インクの噴射状態をより明確に把握することができるようになる。

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。 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。 ノズル５０の先端を示す断面図である。 処理のフローを示すフローチャートである。 補正処理サブルーチンのフローチャートである。 画像データの説明図である。

符号の説明

１ 基板 １０ インク散布装置
２４ インクジェット機構 ２５ ヘッドブロック
２６ ヘッドスライド機構 ２９ ヘッド回転機構
３０ インクジェットヘッド ３１ カメラ
３２ 制御装置 ３３ コンピュータ
４０ 制御部 ４１ 処理部
４２ 記憶部 ４３ 補正制御部
４４ アクチュエータ制御部 ５２ アクチュエータ
６１ テスト用基板 ６２ テスト用インク

Claims (15)

1. 基板を搭載する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下方に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列して設けた噴射ヘッドの各噴射口から前記液体を散布する液体散布装置であって、
   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前記間欠送りを行う相対移動手段と、
   前記相対移動手段により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前記各噴射口から前記基板上に散布された微粒子を含まないテスト用の液体のうち、最初に着弾した前記テスト用の液体を含む前記基板の画像を取得する画像取得手段と、
   前記画像中の前記テスト用の液体の位置と、各液体の理想的な着弾位置とを比較して、その差分をずれ量データとして算出する画像処理手段と、を備え、
   前記画像処理手段が算出した前記ずれ量データに基づいて、前記各噴射口の位置を補正する位置補正手段と、前記噴射口ごとに噴射タイミングを個別的に変化させる制御を行うタイミング補正手段と、の２つの補正手段を設けたこと、を特徴とする液体散布装置。
2. 複数の前記噴射ヘッドがヘッドブロックに装着され、
   前記位置補正手段は、前記ヘッドブロックの位置を補正して各噴射口の位置を補正し、
   前記タイミング補正手段は、前記噴射ヘッドに配列される各噴射口を同時に噴射するように制御し、且つ前記噴射ヘッドごとに噴射タイミングを変化させる制御を行うこと、を特徴とする請求項１記載の液体散布装置。
3. 前記位置補正手段は、前記基板の搬送方向に対して直交方向および回転方向に対して補正を行い、前記タイミング補正手段は、前記基板の搬送方向に対して補正を行うこと、を特徴とする請求項１記載の液体散布装置。
4. 前記補正手段は、前記直交方向または前記回転方向に前記各噴射口の位置補正を行うことにより前記直交方向の補正を行った後に、前記搬送方向における補正を前記噴射口ごとに噴射タイミングを個別的に制御することにより行うこと、を特徴とする請求項３記載の液体散布装置。
5. 前記画像取得手段は、前記搬送テーブルの搬送方向に対して直交方向に移動しながら、複数枚の前記基板の画像を取得して、画像データとして前記画像処理手段に出力し、
   前記画像処理手段は、入力した複数枚の画像データに含まれる前記液体と、この画像データを取得したときの前記画像取得手段の位置情報とに基づいて、各画像データに含まれる前記液体が前記各噴射口のうちいずれの噴射口から噴射されたかを特定すること、を特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の液体散布装置。
6. 請求項１乃至５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。
7. 請求項６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、を特徴とするフラットパネルディスプレイ。
8. 請求項１乃至５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。
9. 請求項８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、を特徴とする太陽電池パネル。
10. 基板を搭載する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下方に向けて噴射する噴射口を１列または複数列に配列して設けた噴射ヘッドの各噴射口から前記液体を散布する液体散布方法であって、
    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前記間欠送りを行っている間に、前記基板に対して前記各噴射口から微粒子を含まないテスト用の液体を散布する工程と、
    前記各噴射口から最初に着弾した前記テスト用の液体を含む前記基板の画像を取得する工程と、
    前記画像中の前記テスト用の液体の位置と、各液体の理想的な着弾位置とを比較して、その差分をずれ量データとして算出する工程と、
    算出されたずれ量データに基づいて、前記各噴射口の位置を補正する位置補正と前記各噴射口の噴射タイミングを個別的に変化させる制御を行うタイミング補正との２つの補正を行う工程と、
    を有すること、を特徴とする液体散布方法。
11. 複数の前記噴射ヘッドがヘッドブロックに装着され、
    前記位置補正は、前記ヘッドブロックの位置を補正して各噴射口の位置を補正し、
    前記タイミング補正は、前記噴射ヘッドに配列される各噴射口を同時に噴射するように制御し、且つ前記噴射ヘッドごとに噴射タイミングを変化させる制御を行うこと、を特徴とする請求項１０記載の液体散布方法。
12. 前記各噴射口の位置補正は、前記基板の搬送方向に対して直交方向および回転方向に行い、前記タイミング補正は、前記基板の搬送方向に対して行うこと、を特徴とする請求項１０記載の液体散布方法。
13. 前記直交方向または前記回転方向に対して前記位置補正を行うことにより前記直交方向の補正を行った後に、前記基板の搬送方向に対して前記タイミング補正を行うこと、を特徴とする請求項１２記載の液体散布方法。
14. 前記画像を取得するときには、前記搬送テーブルの搬送方向に対して直交方向に移動しながら、複数枚の画像の取得を行い、
    前記画像を取得したときの位置情報と前記画像に含まれる前記液体とに基づいて、前記液体が前記各噴射口のうちいずれの噴射口から噴射されたかを特定すること、を特徴とする請求項１０乃至１３の何れか１項に記載の液体散布方法。
15. 請求項１０乃至１４の何れか１項に記載の液体散布方法を実行するためのプログラム。

Images