JP2010113071A - 平面表示装置の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性や塗布量精度を損なうことのない平面表示装置の製造方法を提供する。
【解決手段】ノズルからペーストを吐出する塗布ヘッド2を用いて、ノズルとの離間距離を所定の離間距離に維持し、所定の塗布速度及び所定の塗布時間で製品用基板K2にペーストを塗布する平面表示装置の製造方法において、前述の塗布速度と同じ線速度で第1の条件出し用基板K1を水平面内で回転させ、前述の離間距離を維持しつつ塗布ヘッド2に第1吐出圧力で前述の塗布時間だけペーストを吐出させ、その基板K1上の第1ペースト質量を測定し、同様にして第2吐出圧力で塗布した第2の条件出し用基板K1上の第2ペースト質量を測定し、それらの値から吐出圧力とペースト質量との関係式を求め、その関係式から所望のペースト質量が得られる吐出圧力を求め、その吐出圧力と前述の離間距離、塗布速度及び塗布時間とを用いて製品用基板K2にペーストを塗布する。
【選択図】図1

Description

本発明は、平面表示装置の製造方法に関し、特に、ペーストを塗布して平面表示装置を製造する平面表示装置の製造方法に関する。
ペースト塗布装置は、液晶表示装置、有機EL(Electro Luminescence)表示装置及び電子放出表示装置等の様々な平面表示装置を製造するために用いられている。この塗布装置は、製品用基板に対してノズルからシール材などのペーストを吐出する塗布ヘッドを備えており、その塗布ヘッドと製品用基板とを相対移動させながら、製品用基板上にペーストを塗布して所定のペーストパターンを形成する。例えば、液晶表示装置を製造するため、2枚の基板を貼り合わせる場合には、製品用基板に対して表示領域を囲むように接着性を有するペーストを塗布し、矩形状のペーストパターンを形成する。
このようなペースト塗布装置の中には、塗布ヘッドのノズルと製品用基板との塗布ギャップ(離間距離)を一定に保持しながら製品用基板上にペーストを塗布するペースト塗布装置が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。このペースト塗布装置では、品種の切替や材料交換の度にペーストの吐出圧力を調整している。このとき、特許文献1のペースト塗布装置では、複数因子のファジィ推論により適正な吐出圧力を推定している。また、特許文献2のペースト塗布装置では、ペーストの塗布断面をレーザにより測定してその塗布量を求め、求めた塗布量に応じて吐出圧力を変えている。
特許第3167562号公報 特開平11−119232号公報
前述のペースト塗布装置では、品種の切替や材料交換の度にペーストの吐出圧力を調整する必要があり、製品用基板に対してペーストを塗布する生産装置を吐出圧力決定のために占有することになるため、生産性が低下しないように迅速な調整を行う必要がある。
しかしながら、特許文献1のペースト塗布装置では、複数因子のファジィ推論により適正な吐出圧力を推定しているが、ノズルの取り付け具合や濡れ性などの加味されていない因子によって吐出圧力の推定精度が低下する。このため、その推定精度が低い吐出圧力で塗布を行うと、塗布量精度が低下してしまう。
また、特許文献2のペースト塗布装置では、ペーストの塗布断面をレーザにより測定してその塗布量を求めているが、塗布したペーストの全ての断面を測定することは困難であり、塗布量の測定精度が低下する。このため、その測定精度が低い塗布量に応じて吐出圧力を変えるため、塗布量精度が低下してしまう。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、生産性や塗布量精度を損なうことのない平面表示装置の製造方法の提供を可能とすることである。
本発明の実施の形態に係る特徴は、製品用基板に向けてノズルからペーストを吐出する塗布ヘッドを用いて、製品用基板とノズルとの離間距離を所定の離間距離に維持しながら、所定の塗布速度及び所定の塗布時間で製品用基板にペーストを塗布する工程を有する平面表示装置の製造方法において、所定の塗布速度と同じ線速度で第1の条件出し用基板を水平面内で回転させ、第1の条件出し用基板とノズルとの離間距離を所定の離間距離に維持しながら、塗布ヘッドに第1吐出圧力で所定の塗布時間だけペーストを吐出させ、回転する第1の条件出し用基板にペーストを塗布し、第1の条件出し用基板上の第1ペースト質量を測定する工程と、所定の塗布速度と同じ線速度で第2の条件出し用基板を水平面内で回転させ、第2の条件出し用基板とノズルとの離間距離を所定の離間距離に維持しながら、塗布ヘッドに第2吐出圧力で所定の塗布時間だけペーストを吐出させ、回転する第2の条件出し用基板にペーストを塗布し、第2の条件出し用基板上の第2ペースト質量を測定する工程と、第1吐出圧力及び第1ペースト質量と、第2吐出圧力及び第2ペースト質量とから吐出圧力とペースト質量との関係式を求め、求めた関係式に所望のペースト質量を代入し、所望のペースト質量が得られる吐出圧力を求める工程と、求めた吐出圧力と、所定の離間距離、所定の塗布速度及び所定の塗布時間とを用いて、塗布ヘッドにより製品用基板にペーストを塗布する工程とを有することである。
本発明によれば、生産性や塗布量精度を損なうことのない平面表示装置の製造方法を提供することができる。
本発明の実施の一形態について図面を参照して説明する。
図1及び図2に示すように、本発明の実施の形態に係る吐出圧力決定装置1は、ペーストを吐出する塗布ヘッド2を装着し、その塗布ヘッド2を用いて条件出し用基板K1にペーストを塗布し、塗布ヘッド2に対応する吐出圧力を決定する装置である。ペースト塗布装置11は、吐出圧力決定装置1による吐出圧力決定後、吐出圧力決定に用いた塗布ヘッド2を装着し、その塗布ヘッド2を用いて製品用基板K2にペーストを塗布し、実際の製品を製造する装置である(図1参照)。
吐出圧力決定装置1は、図1及び図2に示すように、条件出し用基板K1が載置されるテーブル3と、そのテーブル3を保持してθ方向に回転させるテーブル回転機構4と、テーブル3上の条件出し用基板K1に対してペースト(例えば、接着性を有するシール材)を吐出して塗布する塗布ヘッド2と、その塗布ヘッド2を保持してZ軸方向に移動させる塗布ヘッド移動機構5と、その塗布ヘッド移動機構5を介して塗布ヘッド2を保持するコラム6と、載置物の質量を測定する電子天秤7と、各部を制御する制御ユニット8(図1参照)とを備えている。
塗布ヘッド2は塗布ヘッド移動機構5に対して着脱可能に形成されている。この塗布ヘッド2は、ペーストを収容するシリンジ2aと、そのシリンジ2aの先端に取り付けられたノズルNと、シリンジ2aに接続されたチューブTと、そのチューブTの先端に設けられたコネクタ2bとにより構成されている(図2参照)。なお、シリンジ2a内には、チューブTを介して気体供給部(図示せず)から気体が供給され、その気体の圧力によってシリンジ2a内のペーストがノズルNから吐出される。
塗布ヘッド移動機構5には、シリンジ2a内に加える圧を調整する塗布圧調整部9及びレーザを利用した非接触の変位計であるレーザ変位計10が設けられている。塗布圧調整部9には、塗布ヘッド2のコネクタ2bが接続される。このコネクタ2bは塗布圧調整部9に対して着脱可能に形成されている。レーザ変位計10は、塗布ヘッド2のノズルNとテーブル3上の条件出し用基板K1との塗布ギャップ(離間距離)を計測する。
テーブル3は、テーブル回転機構4上に積層され、θ方向に回転可能に設けられている。このテーブル3はその中心を回転中心としてテーブル回転機構4によりθ方向に回転する。なお、テーブル3の載置面には、ガラス基板等の条件出し用基板K1が載置され、静電チャックや吸着チャック等の機構により固定される。
テーブル回転機構4は、テーブル3を支持する支柱やその支柱を回転させる駆動源などを備えている。塗布ヘッド移動機構5は、例えば、モータを駆動源とする送りネジ移動機構やリニアモータを駆動源とするリニアモータ移動機構である。電子天秤7は、ペースト塗布前の条件出し用基板K1とペースト塗布後の条件出し用基板K1の質量を測定する。これらの差から、ペースト塗布後の条件出し用基板K1上のペースト質量が求められる。
制御ユニット8は、図3に示すように、各部を集中的に制御するコントローラ8aと、各種情報や各種プログラムなどを記憶する記憶部8bと、操作者からの入力操作を受け付ける入力部8cとを備えている。この制御ユニット8には、テーブル回転機構4、塗布ヘッド移動機構5、電子天秤7、塗布圧調整部9及びレーザ変位計10がバスラインBを介して接続されている。入力部8cには、条件出し開始ボタンや基板交換完了ボタンなどの各種ボタンが設けられている。これらのボタンは操作者により押下され、ボタンの押下がコントローラ8aにより検出される。
制御ユニット8が備える記憶部8bには、ペースト塗布装置11が塗布する際に用いる製品用の塗布条件、例えば、所定の塗布速度、所定の塗布ギャップ及び所定の塗布時間などが記憶されている。これらの塗布条件は品種によって異なるため、操作者などにより予め設定されている。また、記憶部8bには、ペースト塗布前の条件出し用基板K1の質量も記憶されている。なお、複数枚の条件出し用基板K1において質量が均一であれば、その質量が記憶されていればよいが、通常、質量が均一となることは稀であり、条件出し用基板K1毎に記憶されることになる。
この制御ユニット8は、製品用の塗布条件を含む各種情報や各種プログラムに基づいてテーブル回転機構4及び塗布ヘッド移動機構5を制御し、塗布ヘッド2を塗布開始位置に位置付け、テーブル3を所定の回転速度(所定の塗布速度と同じ線速度)で回転させ、その後、塗布圧調整部9を制御し、回転する条件出し用基板K1の表面に所定の塗布時間だけペーストを塗布する。
このとき、制御ユニット8は、レーザ変位計10により測定された塗布ギャップを用いるフィードバック制御を行うことによって、塗布ヘッド2のノズルNとテーブル3上の条件出し用基板K1の表面との塗布ギャップを所定の塗布ギャップに維持する。なお、塗布ギャップがテーブル3の回転に影響されずに所定の塗布ギャップに維持される場合には、フィードバック制御を行う必要はない。
その後、制御ユニット8は、記憶部8bに記憶されたペースト塗布前の条件出し用基板K1の質量と電子天秤7により測定されたペースト塗布後の条件出し用基板K1の質量との差から、ペースト塗布後の条件出し用基板K1上のペースト質量を求める。このような一連の処理動作は、ペースト塗布装置11が塗布を行う際に用いる吐出圧力を決定するため、吐出圧力が複数回変更され、その吐出圧力の変更毎に条件出し用基板K1が交換されて行われる。
図1に戻り、ペースト塗布装置11は、製品用基板K2が載置されるテーブル12と、そのテーブル12を保持してXYθ方向に移動させるテーブル移動機構13と、テーブル12上の製品用基板K2に対してペースト(例えば、接着性を有するシール材)を吐出して塗布する塗布ヘッド2と、その塗布ヘッド2を保持してZ軸方向に移動させる塗布ヘッド移動機構14と、その塗布ヘッド移動機構14を介して塗布ヘッド2を保持するコラム15と、各部を制御する制御ユニット16とを備えている。
塗布ヘッド2は塗布ヘッド移動機構14に対して着脱可能に形成されている。この塗布ヘッド2は、吐出圧力決定装置1による吐出圧力決定に用いた塗布ヘッドであり、吐出圧力決定後、吐出圧力決定装置1から取り外されてペースト塗布装置11に取り付けられる。塗布ヘッド移動機構14には、シリンジ2a内に加える圧を調整する塗布圧調整部17及びレーザを利用した非接触の変位計であるレーザ変位計18が設けられている。塗布圧調整部17には、塗布ヘッド2のコネクタ2bが接続される。このコネクタ2bは塗布圧調整部17に対しても着脱可能に形成されている。レーザ変位計18は、塗布ヘッド2のノズルNとテーブル12上の製品用基板K2との塗布ギャップを計測する。
制御ユニット16が備える記憶部(図示せず)には、ペースト塗布装置11が塗布する際に用いる製品用の塗布条件として、所定の塗布速度、所定の塗布ギャップ、所定の塗布時間及び所定の吐出圧力などが記憶されている。これらの塗布条件は品種によって異なるため、操作者などにより予め設定されているが、吐出圧力決定装置1による吐出圧力決定に用いた値と同じであり、所定の吐出圧力としては、吐出圧力決定装置1により決定された吐出圧力が設定されている。
制御ユニット16は、製品用の塗布条件を含む各種情報や各種プログラムに基づいてテーブル移動機構13及び塗布ヘッド移動機構14を制御し、塗布ヘッド2を塗布開始位置に位置付け、その後、テーブル移動機構13及び塗布圧調整部17を制御し、塗布ヘッド2のノズルNとテーブル12上の製品用基板K2とをその表面に沿って所定の塗布速度で相対移動させながら、製品用基板K2の表面に所定の塗布時間だけペーストを塗布して所定のペーストパターン(例えば、矩形状のペーストパターン)を形成する。このとき、制御ユニット8は、レーザ変位計18により測定された塗布ギャップを用いるフィードバック制御を行うことによって、塗布ヘッド2のノズルNとテーブル12上の製品用基板K2の表面との塗布ギャップを所定の塗布ギャップに維持する。
次に、吐出圧力決定装置1が行う吐出圧力決定処理(平面表示装置の製造方法)について説明する。吐出圧力決定装置1の制御ユニット8が製品用の塗布条件を含む各種情報や各種プログラムに基づいて吐出圧力決定処理を行う。なお、吐出圧力は条件出し用基板K1の交換毎に変更され、例えば、P1、P2、P3(P1<P2<P3)の3つの圧力に順次変更される。
図4に示すように、制御ユニット8は、入力部8cの条件出し開始ボタンが押下されたか否かを判断し(ステップS1)、その条件出し開始ボタンの押下に待機する(ステップS1のNO)。操作者は、テーブル3上に条件出し用基板K1を載置し、条件出し開始ボタンを押下する。
これに応じて、制御ユニット8は、入力部8cの条件出し開始ボタンが押下されたと判断し(ステップS1のYES)、塗布ヘッド移動機構5により塗布ヘッド2をZ軸方向に移動させ、塗布ヘッド2のノズルNとテーブル3上の条件出し用基板K1の表面との塗布ギャップを記憶部8bに格納された所定の塗布ギャップにし(ステップS2)、その後、記憶部8bに格納された所定の塗布速度と同じ線速度である回転速度でテーブル回転機構4によりテーブル3を回転させる(ステップS3)。
その後、制御ユニット8は、レーザ変位計10により測定された塗布ギャップを用いたフィードバック制御を行い、塗布ヘッド2のノズルNとテーブル3上の条件出し用基板K1の表面との塗布ギャップを記憶部8bに格納された所定の塗布ギャップに維持しながら、塗布圧調整部9によりペーストの吐出圧力を所定の吐出圧力にし、その所定の吐出圧力で、回転する条件出し用基板K1の表面に記憶部8bに格納された所定の塗布時間だけペーストを塗布し(ステップS4)、その後、テーブル3の回転を止める(ステップS5)。操作者は、テーブル3上のペースト塗布後の条件出し用基板K1をテーブル3から取って電子天秤7上に載置する。
これに応じて、制御ユニット8は、電子天秤7によりペースト塗布後の条件出し用基板K1の質量を測定し、その測定した質量と記憶部8bに記憶されたペースト塗布前の条件出し用基板K1の質量との差から、条件出し用基板K1上のペースト質量を算出し、このときの吐出圧力とペースト質量とを関連付けて記憶部8bに保存する(ステップS6)。
制御ユニット8は、全ての吐出圧力でペースト質量算出が完了したか否かを判断し(ステップS7)、全ての吐出圧力でペースト質量算出が完了していないと判断した場合には(ステップS7のNO)、吐出圧力を変更し(ステップS8)、入力部8cの基板交換完了ボタンの押下に待機する(ステップS9のNO)。基板交換完了ボタンが押下されたと判断すると(ステップS9のYES)、ステップS2に処理を戻す。
操作者は、テーブル3上に新しい条件出し用基板K1を載置してから、入力部8cの基板交換完了ボタンを押下する。なお、吐出圧力が2回変更される場合には、基板交換も2回行われ、第1の条件出し用基板K1が第2の条件出し用基板K1に交換され、次に、第2の条件出し用基板K1が第3の条件出し用基板K1に交換される。
全ての吐出圧力でペースト質量算出が完了したと判断した場合には(ステップS7のYES)、記憶部8bに保存された各吐出圧力と各ペースト質量とから、吐出圧力とペースト質量との関係式を算出し(ステップS10)、算出した関係式から所望のペースト質量が得られる吐出圧力を決定する(ステップS11)。このとき、所望のペースト質量は入力部8cに対する操作者の入力操作により入力されて用いられる。あるいは、所望のペースト質量があらかじめ入力されて記憶部8bに記憶されており、その所望のペースト質量が用いられてもよい。
ここで、例えば、吐出圧力がP1、P2、P3(P1<P2<P3)と変更され、吐出圧力がP1(第1吐出圧力)でペースト質量がM1(第1ペースト質量)となり、吐出圧力がP2(第2吐出圧力)でペースト質量がM2(第2ペースト質量)となり、吐出圧力がP3(第3吐出圧力)でペースト質量がM3(第3ペースト質量)となった場合には、一例として、図5に示すような直線を示す関係式(y=ax+b、y:ペースト質量、x:吐出圧力、a,b:定数)が算出される。したがって、吐出圧力は、x=(y−b)/aの式から求められる。所望のペースト質量がMrである場合には、その式にMrを代入すると、所望のペースト質量Mrが得られる吐出圧力Prは(Mr−b)/aと決定される。このようにして、所望のペースト質量Mrが得られる吐出圧力Prが求められる。この吐出圧力Prがペースト塗布装置11に設定されて用いられる。
なお、所望のペースト質量Mrは、Mr=γ×h×w×L(γ:ペーストの密度、h:製品ギャップ、w:ペーストの幅、L:ペーストの長さ)という式により定義される。製品用基板K2と他の基板とをペースト(例えば、製品用基板K2上に枠形状に塗布されたペースト)により貼り合せて液晶パネル(平面表示装置)が完成するが、製品ギャップhはその液晶パネルでの製品用基板K2と他の基板との離間距離である。製品を製造する場合には、h、w及びLは規格値(許容範囲も含め)として決められるので、前述の式から所望のペースト質量Mrは決定される。また、塗布時間tは、t=L/V(V:塗布速度)となるので、塗布速度の設定に応じて決定される。
前述の一連の処理により決定された吐出圧力Prがペースト塗布装置11に送信され、あるいは操作者によりペースト塗布装置11に入力され、ペースト塗布装置11の記憶部に格納される。ペースト塗布装置11はその吐出圧力Prを用いて製品用基板K2に対する塗布を行う。詳述すると、ペースト塗布装置11では、吐出圧力決定に用いた塗布ヘッド2が取り付けられ、決定した吐出圧力Prに加えて、所定の離間距離、所定の塗布速度及び所定の塗布時間が用いられ、その取り付け後の塗布ヘッド2により製品用基板K2にペーストが塗布される。
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、製品用基板K2にペーストを塗布する場合の所定の離間距離、所定の塗布速度及び所定の塗布時間を用いて、条件出し用基板K1を水平面内で回転させながら、異なる複数の吐出圧力P1〜P3毎に塗布ヘッド2により条件出し用基板K1にペーストを塗布して各条件出し用基板K1上のペースト質量を測定し、吐出圧力とペースト質量との関係式を求め、求めた関係式から所望のペースト質量Mrが得られる吐出圧力Prを決定する。
これにより、吐出圧力を決定するために生産装置であるペースト塗布装置11を用いずに、生産装置以外の装置で吐出圧力を決定することが可能になるので、吐出圧力決定のために生産ラインを止めることがなくなり、生産性の低下を抑止することができる。また、塗布ヘッド2により実際にペーストを塗布し、そのペースト質量を用いて吐出圧力が決定されることから、ノズルNの取り付けや濡れ性などの因子も吐出圧力決定に加味され、さらに、ペーストの塗布断面をレーザにより測定してペーストの一部分だけが吐出圧力決定に加味される場合に比べ、ペースト全体が吐出圧力決定に加味されるので、塗布量精度の低下を抑止することができる。
また、条件出し用基板K1を回転させながら、その条件出し用基板K1に塗布することによって、ペースト塗布装置11のように製品用基板K2をXY方向に移動させて塗布させる場合に比べ、二軸の移動軸を有するような大型のテーブル移動機構13を設ける必要がなく、装置を簡略化及び小型化することができる。
なお、条件出し用基板K1を回転させずにその条件出し用基板K1にペーストを塗布することも可能であるが、この場合には、ペースト塗布装置11が行う塗布と異なる塗布を行うことになる。ペースト塗布装置11においては、塗布ヘッド2と製品用基板K2とが相対移動しており、塗布ヘッド2のノズルNから吐出されたペーストはある程度の粘度があるため、塗布動作中の製品用基板K2の相対移動によりその移動方向にもっていかれる。そこで、吐出圧力決定を行う場合でも、そのような現象と同じ現象を生じさせる必要があるため、条件出し用基板K1を回転させて塗布ヘッド2と条件出し用基板K1とを相対移動させながら、その条件出し用基板K1にペーストを塗布することが必要となる。
(他の実施の形態)
なお、本発明は、前述の実施の形態に限るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
例えば、前述の実施の形態においては、ペースト塗布装置11が1つの塗布ヘッド2を用いる場合について説明しているが、これに限るものではなく、その数は限定されない。塗布ヘッド2が複数個ある場合でも、吐出圧力決定装置1は1つずつ塗布ヘッド2に対応する吐出圧力を決定する。
また、前述の実施の形態においては、吐出圧力を3つの異なる圧力P1、P2、P3に変更しているが、これに限るものではなく、2つの異なる圧力に変更するようにしてもよく、また、4つ以上の異なる圧力に変更するようにしてもよい。なお、圧力の変更数が多いほど、より正確な関係式を得ることができる。
本発明の実施の一形態に係る吐出圧力決定装置及びペースト塗布装置の概略構成を示す模式図である。 図1に示す吐出圧力決定装置の一部を示す斜視図である。 図1に示す吐出圧力決定装置の電気的な接続を示すブロック図である。 図1に示す吐出圧力決定装置が行う吐出圧力決定処理の流れを示すフローチャートである。 吐出圧力とペースト質量との関係を説明するための説明図である。
符号の説明
2…塗布ヘッド、K1…条件出し用基板、K2…製品用基板、N…ノズル

Claims (1)

  1. 製品用基板に向けてノズルからペーストを吐出する塗布ヘッドを用いて、前記製品用基板と前記ノズルとの離間距離を所定の離間距離に維持しながら、所定の塗布速度及び所定の塗布時間で前記製品用基板に前記ペーストを塗布する工程を有する平面表示装置の製造方法において、
    前記所定の塗布速度と同じ線速度で第1の条件出し用基板を水平面内で回転させ、前記第1の条件出し用基板と前記ノズルとの離間距離を前記所定の離間距離に維持しながら、前記塗布ヘッドに第1吐出圧力で前記所定の塗布時間だけ前記ペーストを吐出させ、回転する前記第1の条件出し用基板に前記ペーストを塗布し、前記第1の条件出し用基板上の第1ペースト質量を測定する工程と、
    前記所定の塗布速度と同じ線速度で第2の条件出し用基板を水平面内で回転させ、前記第2の条件出し用基板と前記ノズルとの離間距離を前記所定の離間距離に維持しながら、前記塗布ヘッドに第2吐出圧力で前記所定の塗布時間だけ前記ペーストを吐出させ、回転する前記第2の条件出し用基板に前記ペーストを塗布し、前記第2の条件出し用基板上の第2ペースト質量を測定する工程と、
    前記第1吐出圧力及び前記第1ペースト質量と、前記第2吐出圧力及び前記第2ペースト質量とから吐出圧力とペースト質量との関係式を求め、求めた前記関係式に所望のペースト質量を代入し、所望のペースト質量が得られる吐出圧力を求める工程と、
    求めた前記吐出圧力と、前記所定の離間距離、前記所定の塗布速度及び前記所定の塗布時間とを用いて、前記塗布ヘッドにより前記製品用基板に前記ペーストを塗布する工程と、
    を有することを特徴とする平面表示装置の製造方法。
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