(57)【要約】【課題】表示用パネル基板上の所定位置にスペーサが塗布されたか否かを容易に検査できるようにする。【解決手段】球状粒子を含むインクが表示用パネル基板上に噴射される前に表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射前信号を検出すると共に球状粒子を含むインクが表示用パネル基板上に噴射された後であってインクの光沢が存在する状態で表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射後信号を検出し、噴射前信号及び噴射後信号を比較することによって、インクジェットヘッドから球状粒子を含むインクが噴射されたか否か、及び球状粒子を含むインクが表示用パネル基板上の所定位置に噴射されたか否かを検査する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェットヘッドから球状粒子を含むインクを表示用パネル基板に噴射して前記表示用パネル基板上に前記球状粒子からなるスペーサを形成する場合に、
前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射される前に前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射前信号を検出すると共に前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射された後であって前記インクの光沢が存在する状態で前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射後信号を検出し、前記噴射前信号及び前記噴射後信号を比較することによって、前記インクジェットヘッドから前記球状粒子を含むインクが噴射されたか否か、及び前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上の所定位置に噴射されたか否かを検査することを特徴とするスペーサ形成検査裝置。
【請求項２】
請求項１に記載のスペーサ形成検査裝置において、表示用パネル基板上から離間した位置から前記表示用パネル側に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射された光のうち前記表示用パネル側から反射された反射光を前記表示用パネル表面から離間した位置で受光してその検出信号を出力する反射光検出手段とを備えたことを特徴とするスペーサ形成検査裝置。
【請求項３】
表示用パネル基板上に球状粒子を含むインクを噴射するインクジェットヘッド手段と、
前記表示用パネル基板を搭載した状態で前記インクジェットヘッド手段に対して相対的に移動制御されるステージ手段と、
前記インクジェットヘッド手段を前記ステージ手段に対して相対的に移動制御するフレーム手段と、
前記フレーム手段及び前記ステージ手段を移動制御することによって前記インクジェットヘッド手段と前記ステージ手段との間の相対的な位置関係を制御しながら前記インクジェットヘッド手段の噴射状態を制御して前記表示用パネル基板の所望位置に前記球状粒子を含むインクを噴射して前記球状粒子からなるスペーサを形成する制御手段と、
前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射される前に前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射前信号を検出すると共に前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射された後であって前記インクの光沢が存在する状態で前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射後信号を検出し、前記噴射前信号及び前記噴射後信号を比較することによって、前記インクジェットヘッドから前記球状粒子を含むインクが噴射されたか否か、及び前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上の所定位置に噴射されたか否かを検査するスペーサ形成検査手段と
を備えたことを特徴とする表示用パネル製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の表示用パネル製造裝置において、前記スペーサ形成検査手段は、前記表示用パネル基板上から離間した位置から前記表示用パネル側に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射された光のうち前記表示用パネル側から反射された反射光を前記表示用パネル表面から離間した位置で受光してその検出信号を出力する反射光検出手段とを備えたことを特徴とする表示用パネル製造裝置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の表示用パネル製造裝置を用いて表示用パネル基板にギャップ形成用スペーサを配置することを特徴とする表示用パネル製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示用パネル基板上にインクジェット方式でスペーサを塗布するスペーサ形成検査裝置、表示用パネル製造裝置及び表示用パネル製造方法に係り、特に表示用パネル基板上の所定位置にスペーサが塗布されたか否かを検査するスペーサ形成検査裝置、表示用パネル製造裝置及び表示用パネル製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、アクティブマトリクス駆動方式の液晶ディスプレイ装置において、液晶パネルは、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）基板とカラーフィルタ基板との間に液晶を封入して構成されている。製造工程では、ＴＦＴ基板又はカラーフィルタ基板の表面に、両基板の間隔を保つためのスペーサを形成し、形成したスペーサを介して、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを重ね合わせる。液晶は、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを重ね合わせる前に滴下する場合と、ＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板とを重ね合わせた後に注入する場合とがある。
【０００３】
スペーサは、カラーフィルタ基板の画素領域に配置すると液晶パネルの画質が悪化するため、各画素を区画する遮光層（ブラックマトリクス）の上方に正確に配置しなければならない。特許文献１には、インクジェットヘッドからのスペーサの吐出速度、スペーサの吐出方向をストロボとカメラで測定し、吐出スペーサ数をカメラで測定し、設定範囲内であれば基板上にスペーサの吐出を行い、設定範囲外であればインクジェットヘッドのクリーニングを行うようにした技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３１６３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術は、インクジェットヘッドから吐出されるスペーサ数をカメラで測定するものであるが、スペーサはビーズ等の透明粒子で構成されているため、実際にカメラで測定することは非常に困難であり、また同時に吐出される溶媒表面で照明光が反射してしまい、吐出時及び吐出直後には塗布液内部のスペーサ（ビーズ粒子）数を撮像して観察することは非常に困難である。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、表示用パネル基板上の所定位置にスペーサが塗布されたか否かを検査することのできるスペーサ形成検査裝置、表示用パネル製造裝置及び表示用パネル製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスペーサ形成検査裝置の第１の特徴は、インクジェットヘッドから球状粒子を含むインクを表示用パネル基板に噴射して前記表示用パネル基板上に前記球状粒子からなるスペーサを形成する場合に、前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射される前に前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射前信号を検出すると共に前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射された後であって前記インクの光沢が存在する状態で前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射後信号を検出し、前記噴射前信号及び前記噴射後信号を比較することによって、前記インクジェットヘッドから前記球状粒子を含むインクが噴射されたか否か、及び前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上の所定位置に噴射されたか否かを検査することにある。
インクジェットヘッドから噴射されるインクの液滴は、揮発性を有し、噴射後は低温加熱されてインクに含まれる熱硬化性樹脂の硬化現象を利用して、表示用パネル基板上に固着させている。この結果、インクが乾燥し、光沢がなくなると、反射光を用いての検査が非常に困難な状況になる。そこで、この発明では、インク噴射前の反射光信号（噴射前信号）と、インク噴射直後のインクが乾燥する前の反射光信号（噴射後信号）を検出し、両者を比較することによって、インクの噴射状態を検出するようにした。これによって、表示用パネル基板上の所定位置にスペーサが塗布されたか否かを容易に検査することができる。
【０００７】
本発明のスペーサ形成検査裝置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載のスペーサ形成検査裝置において、表示用パネル基板上から離間した位置から前記表示用パネル側に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射された光のうち前記表示用パネル側から反射された反射光を前記表示用パネル表面から離間した位置で受光してその検出信号を出力する反射光検出手段とを備えたことにある。これは、表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射前信号及び噴射後信号を検出するための光照射手段と反射光検出手段とが、図１に示すように表示パネル基板上の離間した空間上に別々に設けられているものに対応したものである。なお、光照射手段と反射光検出手段とを同じ空間位置に設け、照射光の中の反射光だけをハーフミラー等で分岐して受光するようにしてもよい。
【０００８】
本発明の表示用パネル製造装置の第１の特徴は、表示用パネル基板上に球状粒子を含むインクを噴射するインクジェットヘッド手段と、前記表示用パネル基板を搭載した状態で前記インクジェットヘッド手段に対して相対的に移動制御されるステージ手段と、前記インクジェットヘッド手段を前記ステージ手段に対して相対的に移動制御するフレーム手段と、前記フレーム手段及び前記ステージ手段を移動制御することによって前記インクジェットヘッド手段と前記ステージ手段との間の相対的な位置関係を制御しながら前記インクジェットヘッド手段の噴射状態を制御して前記表示用パネル基板の所望位置に前記球状粒子を含むインクを噴射して前記球状粒子からなるスペーサを形成する制御手段と、前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射される前に前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射前信号を検出すると共に前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上に噴射された後であって前記インクの光沢が存在する状態で前記表示用パネル基板上に光を照射してその反射光に基づいた噴射後信号を検出し、前記噴射前信号及び前記噴射後信号を比較することによって、前記インクジェットヘッドから前記球状粒子を含むインクが噴射されたか否か、及び前記球状粒子を含むインクが前記表示用パネル基板上の所定位置に噴射されたか否かを検査するスペーサ形成検査手段とを備えたことにある。これは、前述のスペーサ形成検査裝置の第１の特徴に記載のものをスペーサ形成検査手段として採用した表示用パネル製造裝置の発明である。
【０００９】
本発明の表示用パネル製造装置の第２の特徴は、前記第１の特徴に記載の表示用パネル製造裝置において、前記スペーサ形成検査手段は、前記表示用パネル基板上から離間した位置から前記表示用パネル側に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段によって照射された光のうち前記表示用パネル側から反射された反射光を前記表示用パネル表面から離間した位置で受光してその検出信号を出力する反射光検出手段とを備えたことにある。これは、前述のスペーサ形成検査裝置の第２の特徴に記載のものをスペーサ形成検査手段として採用した表示用パネル製造裝置の発明である。
【００１０】
本発明の表示用パネル製造方法の特徴は、前記第１又は第２の特徴に記載の表示用パネル製造裝置を用いて表示用パネルにスペーサを製造することにある。これは、前述の表示用パネル製造装置を用いて、表示用パネル基板にギャップ形成用スペーサを配置するようにした表示パネル製造方法に関するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、表示用パネル基板上の所定位置にスペーサが塗布されたか否かを容易に検査することがのできるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施の形態に係るスペーサ形成装置の概略構成を示す図である。本実施の形態は、液晶パネルのカラーフィルタ基板上にスペーサを配置するスペーサ形成装置の例を示すがＴＦＴ基板上にスペーサを配置する場合にも適応できる。スペーサ形成装置は、テーブル１０、ベース１１、Ｘガイド１２、Ｙガイド１３、移動台１４、インクジェットヘッド４０、インクタンク５０及び制御装置６０を含んで構成されている。
【００１３】
テーブル１０は、カラーフィルタ基板２０を真空吸着して保持する。ベース１１には、テーブル１０を搭載するＸガイド１２が設けられており、テーブル１０は、Ｘガイド１２に沿ってＸ方向（図面横方向）へ移動する。なお、駆動手段としては、ボールネジやリニアモータ等が用いられるが、これらの図示は省略する。
【００１４】
ベース１１には、テーブル１０を跨ぐ門型のスライドフレーム１３が設けられており、スライドフレーム１３には移動台１４が取り付けられている。移動台１４は、スライドフレーム１３に沿ってＹ方向（図面奥行き方向）へ移動する。移動台１４には、インクジェットヘッド４０及びインクタンク５０が搭載されており、インクタンク５０は、後述するインクをインクジェットヘッド４０へ供給する。インクジェットヘッド４０は、テーブル１０のＸ方向への移動及び移動台１４のＹ方向への移動によって、インクタンク５０から供給されたインクを、カラーフィルタ基板２０の表面の任意の箇所へ噴射できる様になっている。なお、テーブル１０は、カラーフィルタ基板２０を搭載した状態でインクジェットヘッドユニット４０に対して相対的にＸ方向（図面横方向）及びＹ方向（図面奥行き方向）に移動可能であり、かつ、ＸＹ平面上でθ方向に回転可能な構成であってもよい。また、この実施の形態では、インクジェットヘッドユニット４０が１個の場合を示すが、２個、４個、それ以上のインクジェットヘッドユニットを備えたものであってもよい。
【００１５】
反射光検出ヘッド７０は、スライドフレーム１３の長手方向に沿って設けられたＣＣＤアレイセンサから構成されている。反射光検出ヘッド７０の下側には検出照明８０がスライドフレーム１３の長手方向に沿って設けられている。検出用照明８０は複数のＬＥＤがアレイ状に配置されたＬＥＤ光源で構成されている。反射光検出ヘッド７０は、ＬＥＤ光源８０から照射された光の中でカラーフィルタ基板２０から反射した反射光を受光し、その反射光量に応じた反射光検出信号を制御裝置６０に出力する。
【００１６】
図２は、本発明の一実施の形態に係るスペーサ形成裝置及び液晶パネルの製造裝置の処理の一例を示すフローチャートである。図２（ａ）は本発明の一実施の形態によるスペーサ形成裝置の処理の一例を示すフローチャート、図２（ｂ）は本発明の一実施の形態による液晶パネルの製造裝置の処理の一例を示すフローチャートである。
【００１７】
図２（ａ）のスペーサ形成裝置の処理の一例では、まず、球状粒子（スペーサ）及び熱硬化性樹脂を含むインクを、図１に示したスペーサ形成装置のインクジェットヘッド４０を用いて、カラーフィルタ基板２０の表面へ噴射し（ステップ１０１）、カラーフィルタ基板２０上に球状粒子及び熱硬化性樹脂からなるスペーサを配置する。そして、カラーフィルタ基板２０を低温で加熱することにより（ステップ１０２）、熱硬化性樹脂を硬化させ、カラーフィルタ基板２０上に球状粒子及び熱硬化性樹脂からなるスペーサを形成する。
【００１８】
図３は、カラーフィルタ基板上のスペーサの配置例を示す図である。通常、カラーフィルタ基板２０の内部には、格子状の遮光層（ブラックマトリックス）２２が形成されており、この遮光層２２の格子内にＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタエレメント２３１〜２３４が形成されている。この実施の形態では、インクジェットヘッド４０を用いて、複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１を遮光層２２の上方の位置へ噴射し、複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂からなるインク１を、遮光層２２の所定位置に塗布する。
【００１９】
熱硬化性樹脂を含むインク１は、適度な粘性を有するので、インクジェットヘッド４０を用いてカラーフィルタ基板２０へ噴射したとき、カラーフィルタ基板２０上でインクの広がりが少なく、図３に示す様に、インク１に含まれる複数の球状粒子２１〜２８が狭い領域に集まって配置されるようになっている。
【００２０】
図２（ｂ）の液晶パネルの製造裝置の処理の一例では、まず、図２（ａ）に示したスペーサ形成裝置の処理の一例を用いてカラーフィルタ基板２０上に球状粒子２１〜２８からなるスペーサを形成する（ステップ２０１）。次に、カラーフィルタ基板２０の周囲にシール材を塗布し、カラーフィルタ基板２０上に液晶を滴下する（ステップ２０２）。そして、球状粒子２１〜２８からなるスペーサを介して、カラーフィルタ基板２０にＴＦＴ基板を重ね合わせる（ステップ２０３）。以上の処理を経て、液晶パネルが製造される。
【００２１】
図３において、各カラーフィルタエレメントは、矩形状をしており、その周囲は樹脂製又はクロムからなる遮光層（ブラックマトリックス）２２で仕切られている。各カラーフィルタエレメントにはＲＧＢのインクが吐出されており、Ｒ，Ｇ，Ｂの順番に並んでいる。
【００２２】
図４は、各検出視野における反射光検出ヘッドの検出信号の一例を示す図である。図４（ａ）は、図３のカラーフィルタエレメント２３１，２３３のほぼ中央付近又は、カラーフィルタエレメント２３２，２３４のほぼ中間付近でＹ方向（図面縦方向）に反射光検出ヘッド７０の検出視野があり、インクジェットヘッド４０から複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１が噴射されていないか、又はインク噴出後であるがカラーフィルタ基板２０が低温加熱されて熱硬化性樹脂が硬化した後に、反射光検出ヘッド７０で受光された反射光検出信号の一例を示す。この反射光検出信号は樹脂製又はクロムからなる遮光層（ブラックマトリックス）２２上で反射が大きく、カラーフィルタエレメント上で反射が小さいことを示しており、図３のカラーフィルタエレメントの配列に対応した規則正しい信号となっている。
【００２３】
図４（ｂ）は、図３のカラーフィルタエレメント２３１，２３３とカラーフィルタエレメント２３２，２３４との間の遮光層（ブラックマトリックス）２２のほぼ中間付近でＹ方向（図面縦方向）に反射光検出ヘッド７０の検出視野があり、インクジェットヘッド４０から複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１が噴射されていないか、又はインク噴出後であるがカラーフィルタ基板２０が低温加熱されて熱硬化性樹脂が硬化した後に、反射光検出ヘッド７０で受光された反射光検出信号の一例を示す。この反射光検出信号は反射の大きな樹脂製又はクロムからなる遮光層（ブラックマトリックス）２２上における反射信号なので、全体的に高い信号を示しており、同じく図３のフィルタエレメントの配列に対応した規則正しい信号となっている。なお、フィルタエレメントの中の特定の部分に塗布しても同様の規則正しい信号となる。
【００２４】
図４（ｃ）は、図４（ａ）に対応したものであり、インクジェットヘッド４０から複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１が遮光層（ブラックマトリックス）２２のほぼ中央付近に噴射された直後に、反射光検出ヘッド７０で受光された反射光検出信号の一例を示す。この反射光検出信号は遮光層（ブラックマトリックス）２２上で反射が大きく、カラーフィルタエレメント上で反射が小さく減衰していることを示しているが、複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１がその遮光層（ブラックマトリックス）２２のほぼ中央付近に噴出塗布された直後なので、光沢を有するインク１による反射によって遮光層（ブラックマトリックス）２２からの反射光が激減するために、図４（ｃ）に示すように、図４（ａ）の波形に比べて、約３０パーセント程度の波高値の減衰が見られる。
【００２５】
図４（ｄ）は、図４（ｂ）に対応したものであり、インクジェットヘッド４０から複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１が遮光層（ブラックマトリックス）２２のほぼ中間付近に噴射された直後に、反射光検出ヘッド７０で受光された反射光検出信号の一例を示す。この反射光検出信号は遮光層（ブラックマトリックス）２２上における反射信号なので、全体的に高い信号を示しており、図３のフィルタエレメントの配列に対応した規則正しい信号となっているが、複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１がその遮光層（ブラックマトリックス）２２のほぼ中央付近に噴出塗布された直後なので、光沢を有するインク１による反射によって遮光層（ブラックマトリックス）２２からの反射光が減少するために、図４（ｄ）に示すように、図４（ｂ）の波形に比べて、図４（ｃ）と同様の減衰が見られる。
【００２６】
この実施の形態では、反射光検出ヘッド７０及びＬＥＤ光源８０を用いて、複数の球状粒子２１〜２８及び熱硬化性樹脂を含むインク１の未塗布状態で、図４（ａ）及び（ｂ）の検出信号を取り、それに基づいてスペーサ形成用パッド表面の汚れ、表面状態、形状欠陥等を検出し、欠陥が連続したり、欠陥限度を超えた場合は、早期にプロセス問題として抽出する。また、検出された図４（ａ）及び（ｂ）の信号を一時的に記憶しておき、塗布後の図４（ｃ），（ｄ）の波形と比較検討して、スペーサ形成用のインク１の未塗布位置を特定したり、未噴出ノズルの特定を行なう。未塗布位置や未噴出ノズルが特定された場合、リペア及びノズル詰まり修正限度を発見し、プロセス問題として抽出する。
【００２７】
上述の実施の形態では、反射光検出ヘッド７０及びＬＥＤ光源８０をスライドフレーム１３の長手方向に沿って設ける場合について説明したが、インクジェットヘッド４０のように、反射光検出ヘッド７０及びＬＥＤ光源８０をユニット化して、インクジェットヘッド４０の動作に連動するように構成してもよい。
なお、本発明は、液晶パネルに限らず、スペーサを介して２枚の表示用パネル基板を重ね合わせた表示用パネルに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスペーサ形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るスペーサ形成裝置の処理の一例及び液晶パネルの製造裝置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図３】カラーフィルタ基板上のスペーサの配置例を示す図である。
【図４】各検出視野における反射光検出ヘッドの検出信号の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
２１〜２８…球状粒子
１０…テーブル
１１…ベース
１２…Ｘガイド
１３…スライドフレーム
１４…移動台
２０…カラーフィルタ基板
２２…遮光層
２３１〜２３４…カラーフィルタエレメント
４０…インクジェットヘッド
５０…インクタンク
６０…制御装置
７０…反射光検出ヘッド
８０…ＬＥＤ光源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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