リブ形成装置およびリブ形成方法
【課題】吐出開始時において吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行う。
【解決手段】光硬化性を有するリブ形成材料を吐出する吐出口422を基板9に沿って基板9に対して相対的に移動することにより、基板9上にリブを形成する際に、リブ形成材料の吐出開始時において、遮蔽部材451が光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽を行うことにより、出射光の基板9上における照射領域の吐出口422側のエッジが吐出口422から離れて配置され、リブ形成材料の吐出開始時から微小時間経過後には、遮蔽部材451を移動することにより出射光の部分的な遮蔽が解除される。これにより、吐出開始時において吐出口422内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。
【解決手段】光硬化性を有するリブ形成材料を吐出する吐出口422を基板9に沿って基板9に対して相対的に移動することにより、基板9上にリブを形成する際に、リブ形成材料の吐出開始時において、遮蔽部材451が光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽を行うことにより、出射光の基板9上における照射領域の吐出口422側のエッジが吐出口422から離れて配置され、リブ形成材料の吐出開始時から微小時間経過後には、遮蔽部材451を移動することにより出射光の部分的な遮蔽が解除される。これにより、吐出開始時において吐出口422内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板上にリブを形成する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、プラズマ表示装置等の平面表示装置に用いられるガラスの基板上にリブを形成する様々な手法が知られており、例えば、特許文献1では、ペースト状のリブ形成材料を基板上に吐出する吐出部、および、基板上に吐出されたリブ形成材料に紫外線を照射する光照射部を基板の主面に沿って基板に対して相対的に移動することにより、基板上にリブを形成するリブ形成装置が提案されている。
【0003】
また、特許文献2の段落0038では、このようなリブ形成装置において、光照射部からの光が吐出口へと入射することを防止する遮光部材を吐出部に取り付けることにより、吐出口内のリブ形成材料が硬化して吐出部が詰まることを防止する手法が開示されている。
【特許文献1】特開2002−184303号公報
【特許文献2】特開2003−234063号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、リブ形成装置において、高精度な断面形状を有するリブを基板上に形成するには、吐出口から吐出された直後のリブ形成材料に光照射部からの光が照射されることが好ましい。また、吐出口からリブ形成材料が連続して吐出されている状態では、吐出口近傍に光が照射されたとしても、吐出途上のリブ形成材料により吐出口内へと向かう光(例えば、基板における反射光)がある程度遮蔽されるため(あるいは、吐出口内のリブ形成材料が硬化する前に吐出されるため)、吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。しかしながら、リブ形成材料の吐出開始前に吐出口近傍に光が照射されると、光が吐出口内へと入射して吐出口内のリブ形成材料が硬化してしまい、吐出部が詰まってリブ形成材料の吐出に不具合が生じてしまう。仮に、吐出口からのリブ形成材料の吐出と、光照射部からの光の出射とを同時に開始したとしても、吐出開始時に吐出口内のリブ形成材料が硬化してしまう場合がある。
【0005】
リブ形成材料の吐出開始時には光照射部からの光の出射を停止し、所定時間経過後に光の出射を開始して、吐出開始時における吐出口内のリブ形成材料の硬化を回避することも考えられるが、吐出直後に光が照射されなかったリブ形成材料は重力により形が崩れて広がってしまい(基板の主面の状態によっては表面張力により丸まってしまい)、端部近傍においてリブの形状が大きく乱れてしまう。また、一旦、形状が乱れた部分は、通常、移動方向に長く連続してしまうため、基板において表示装置として利用することができない部分が大きくなってしまう。近年、平面表示装置の種類によっては、アスペクト比が高いリブが必要となってきており、この場合、リブの端部近傍における形状の乱れは特に顕著となってしまう。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、吐出開始時において吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の発明は、基板上にリブを形成するリブ形成装置であって、基板が載置されるステージと、基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部と、前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部と、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記吐出部および前記光照射部を前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する移動機構と、前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する照射領域変更部とを備える。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリブ形成装置であって、前記光照射部が、前記吐出部に対して相対的に固定された前記基板上の領域に向けて出射光を出射し、前記照射領域変更部が、前記出射光を前記吐出部側にて部分的に遮蔽する遮蔽部材と、前記吐出開始時に前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行い、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記遮蔽部材を移動して前記遮蔽を解除する遮蔽位置変更機構とを備える。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のリブ形成装置であって、前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行う際の前記基板上の前記照射領域の前記移動方向に関する幅が、前記遮蔽を解除した状態における前記照射領域の前記幅の50パーセント以上である。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載のリブ形成装置であって、前記吐出部が、前記基板の前記主面に向かうとともに前記主面に対して傾斜する吐出方向に前記吐出口から前記リブ形成材料を吐出し、前記吐出口の全体または大部分が形成される前記吐出部の開口面が、その法線が吐出側にて前記基板と交差するように傾斜している。
【0011】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のリブ形成装置であって、前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジが、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する距離が、前記主面の法線方向に関する前記吐出口の高さの20パーセント以上60パーセント以下である。
【0012】
請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載のリブ形成装置であって、前記リブにおいて、前記移動方向に垂直な断面の幅が200マイクロメートル以下であり、アスペクト比が2以上である。
【0013】
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記照射領域変更部が、前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジを、吐出終了時よりも所定の微小時間だけ前に前記吐出口とは反対側へと移動する。
【0014】
請求項8に記載の発明は、基板上にリブを形成するリブ形成方法であって、a)基板をステージ上に載置する工程と、b)前記基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部、および、前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部を、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する工程とを備え、前記b)工程が、前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する工程を備える。
【発明の効果】
【0015】
請求項1ないし8の発明では、吐出開始時において吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。
【0016】
また、請求項2の発明では、照射領域の吐出口側のエッジの位置を容易に変更することができ、請求項3の発明では、光照射部からの出射光の部分的な遮蔽が行われる状態においても、リブ形成材料をある程度適切に硬化させることができる。
【0017】
また、請求項4の発明では、アスペクト比の高い状態でリブ形成材料を安定して吐出することができ、請求項7の発明では、吐出終了直前において吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
図1はリブ形成装置1の構成を示す図である。リブ形成装置1は、プラズマ表示装置や電界放出表示装置(Field Emission Display)等の平面表示装置用のガラス基板(以下、「基板」という。)9上にリブ(平面表示装置の種類によっては、スペーサとも呼ばれる。)のパターンを形成する装置であり、リブが形成された基板9は他の工程を介して平面表示装置の組立部品であるパネルとなる。
【0019】
リブ形成装置1では、基台11上にステージ移動機構2が設けられ、ステージ移動機構2により基板9を保持するステージ20が図1中に示すX方向に移動可能とされる。基台11にはステージ20を跨ぐようにしてフレーム12が固定され、フレーム12にはヘッド移動機構3を介してヘッド部4が取り付けられる。
【0020】
ステージ移動機構2は、モータ21にボールねじ22が接続され、さらに、ステージ20に固定されたナット23がボールねじ22に取り付けられた構造となっている。ボールねじ22の上方にはガイドレール24が固定され、モータ21が回転すると、ナット23とともにステージ20がガイドレール24に沿ってX方向に滑らかに移動する(すなわち、ヘッド部4が基板9に対して相対的に主走査する。)。
【0021】
ヘッド移動機構3はフレーム12に支持されたモータ31、モータ31の回転軸に接続されたボールねじ32、および、ボールねじ32に取り付けられたナット33を有し、モータ31が回転することによりナット33が図1中のY方向に移動する。ナット33にはヘッド部4のベース40が取り付けられ、これにより、ヘッド部4がY方向に移動(副走査)可能とされる。ベース40はフレーム12に固定されたガイドレール34に接続され、ガイドレール34により滑らかに案内される。
【0022】
ヘッド部4は、基板9のステージ20とは反対側の主面上にペースト状のリブ形成材料を吐出する吐出部42、および、基板9に向けて紫外線を出射する光照射部43を有し、吐出部42および光照射部43はベース40に固定される昇降機構41の下部に取り付けられる。リブ形成材料は、紫外線により硬化(架橋反応)が開始する光開始剤や、バインダである樹脂、さらには、ガラスの粉体である低軟化点ガラスフリットを含む。吐出部42の下面には、Y方向に配列された複数の吐出口を有するノズル421が着脱可能に取り付けられる。吐出部42には逆止弁441を有する供給管442が取り付けられ、供給管442は分岐しており、一方がポンプ443に接続され、他方が制御弁444を介してリブ形成材料を貯溜するタンク445に接続される。
【0023】
光照射部43は光ファイバ431を介して紫外線を発生する光源ユニット432に接続され、吐出部42の(−X)側において基板9上に紫外線(以下、「出射光」という。)を出射する。後述するように、リブ形成の際には、吐出部42および光照射部43は一体的に基板9に対して相対移動し、さらに、吐出部42に対して相対的に固定された基板9上の領域に向けて光照射部43から出射光が照射されるため、光照射部43からの出射光により、基板9上に吐出されたリブ形成材料を硬化させることが可能となっている。
【0024】
図2はノズル421の先端近傍を拡大して示す図である。図2に示すように、ノズル421において各吐出口422へと連続する流路423(図2では、1つの吐出口422および1つの流路423のみに符号を付している。後述する図4ないし図6、図9、図11並びに図12において同様。)は、ZX平面に平行かつZ方向に対して傾斜した方向(例えば、45度だけ傾斜した方向)に伸びている。これにより、基板9の主面91に向かうとともに主面91に対して傾斜する吐出方向に吐出口422からリブ形成材料81が吐出される。また、ノズル421の開口面424(ノズル421の先端における複数の吐出口422を含む面)も、同様にその法線がZX平面に平行かつZ方向に対して傾斜している。ノズル421の図2中の(−Z)側の部位には、基板9の主面91に平行な対向面425が形成され、リブ形成装置1では、必要に応じて昇降機構41がノズル421をZ方向に移動することにより、リブの形成時におけるノズル421の対向面425と基板9の主面91との間の間隙がほぼ一定の微小な幅にて保たれ、ノズル421が常時、基板9の主面91に近接した状態とされる。ノズル421では、基板9の主面91の法線方向(Z方向)に関する吐出口422の高さH1は4ミリメートル(mm)とされる。
【0025】
図2に示すように、光照射部43は、光軸が基板9の主面91に垂直となるようにしてノズル421に近接して配置され、ノズル421の光照射部43側には、光照射部43からの出射光の基板9上における照射領域の形状を変更する照射領域変更部45が設けられる。照射領域変更部45は、Y方向に長い板状の遮蔽部材451を有し、遮蔽部材451は支持部材452を介してY方向に沿って伸びる軸部材453に固定される。軸部材453の(+Y)側の端部はモータおよび減速機を有するモータ部454に接続され、モータ部454が軸部材453を所定の回転角(例えば、90度)だけ回動することにより、遮蔽部材451の姿勢が直立した状態(図2中に実線にて示す。)と、水平に(基板9の主面91にほぼ平行に)倒れた状態(図2中に二点鎖線にて示す。)との間で切り替えられる。
【0026】
遮蔽部材451が水平に倒れた状態では、光照射部43からの出射光が遮蔽部材451により吐出部42側にて部分的に遮蔽され、遮蔽部材451が直立した状態では、遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除される。遮蔽部材451が水平に倒れた状態において、遮蔽部材451のX方向の長さは、例えば2〜3mmとされ、遮蔽部材451は基板9の主面91から高さ10〜15mmの位置に配置される。なお、照射領域変更部45では、遮蔽部材451の姿勢を短時間で(例えば、100m秒で)切り替えることが可能である。
【0027】
実際には、遮蔽部材451が直立した状態であっても、その出射位置が吐出口422よりも上方に配置される光照射部43からの出射光は、吐出口422の(+Z)側かつ(−X)側におけるノズル421の部位426(以下、「庇部426」という。)にて部分的に遮蔽される。遮蔽部材451が直立した状態において、出射光の主面91上における照射領域のX方向の幅(図2(並びに、後述の図4ないし図6)中にて符号A1を付す矢印にて示す幅)は、例えば7mm(通常、5〜10mm)とされ、仮に、ノズル421の庇部426が省略される場合には、照射領域のX方向の幅(図2中にて符号A2を付す矢印にて示す幅)は、幅A1に比べて僅かに(例えば、1mmだけ)広くなる。
【0028】
図1に示すように、ステージ移動機構2のモータ21、ポンプ443、制御弁444、光源ユニット432、ヘッド移動機構3のモータ31、並びに、ヘッド部4の昇降機構41およびモータ部454(図2参照)は制御部6に接続され、これらの構成が制御部6により制御されることにより、リブ形成装置1による基板9上へのリブの形成が行われる。
【0029】
次に、リブ形成装置1がリブを形成する動作について説明を行う。図3はリブ形成装置1が基板9上にリブを形成する動作の流れを示す図である。図1のリブ形成装置1では、外部の搬送機構により基板9が搬入されてステージ20上に載置されると(ステップS11)、ステージ移動機構2およびヘッド移動機構3により光照射部43および吐出部42が基板9に対して所定の初期位置に配置され、光照射部43から出射光の出射が開始される(ステップS12)。このとき、図4に示すように、モータ部454により遮蔽部材451が水平に倒れた状態とされており、基板9上における照射領域(図4において、基板9上における照射領域のX方向の範囲を符号A3を付す矢印にて示している。)の吐出口422側のエッジ(以下、「照射領域の先行エッジ」という。)が図4中に符号P1にて示す位置となり、この状態では、光照射部43からの出射光の基板9の主面91(およびステージ20の載置面(上面))における反射光(正反射光および乱反射光)は、吐出口422にはほとんど到達しない。
【0030】
出射光の出射が開始されると直ぐに、制御部6がステージ移動機構2のモータ21を駆動制御して、吐出部42の下方にてステージ20を(−X)方向に移動することにより、吐出部42および光照射部43が吐出部42を先行させつつ基板9に対して(+X)方向(以下、「移動方向」とも呼ぶ。)に相対移動を開始し、光照射部43からの出射光の基板9上における照射領域も移動方向に基板9に対して相対的に移動する(ステップS13)。
【0031】
また、基板9の移動開始とほぼ同時に(正確には僅かに遅れて)、吐出部42からのリブ形成材料の吐出が開始される(ステップS14)。吐出部42からのリブ形成材料の吐出は、図1に示す逆止弁441、ポンプ443および制御弁444により行われる。まず、制御部6の制御により制御弁444が開放された状態でポンプ443が吸引動作を行う。このとき、逆止弁441によりリブ形成材料の逆流が阻止されるため、タンク445からポンプ443へとリブ形成材料が引き込まれる。次に、制御弁444が閉じられ、ポンプ443が押出動作を行う。これにより、吐出部42から連続的にリブ形成材料が吐出される。
【0032】
リブ形成材料の吐出開始直後では、図5に示すように、吐出口422から吐出された直後のリブ形成材料81は、遮蔽部材451の下方にて光照射部43からの出射光が直接照射されない状態であっても、照射領域の先行エッジの位置P1の近傍では、出射光の基板9等における反射光の影響を受ける。したがって、基板9上におけるリブ形成材料81のYZ平面に平行な断面形状が、(−X)側から(+X)方向を向いて見た場合の吐出口422の形状(以下、「吐出口形状」という。)から大幅に変化する前に、リブ形成材料81が硬化を開始する。そして、図6に示すように、基板9上のリブ形成材料81の(−X)側の部位が、照射領域の先行エッジの位置P1よりも(−X)側に到達すると、リブ形成材料81の当該部位では、出射光が直接照射されることにより硬化がさらに進行する。これにより、基板9上のリブ形成材料81の(−X)側の部位(すなわち、リブの端部)では、そのYZ平面に平行な断面形状が、図7に示すように縦横比が大きい山形となる。なお、図4ないし図6に示す状態において、出射光の基板9上における照射領域のX方向の幅A3は例えば5mmとされる。
【0033】
リブ形成装置1では、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間(例えば、0.3秒以上1秒以下の時間)経過後に、図6のモータ部454を駆動させることにより、遮蔽部材451が直立して遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除される(ステップS15)。これにより、基板9上の照射領域の先行エッジが、図6中に符号A4を付す矢印にて示す距離(例えば、約2mm)だけ吐出口422側へとノズル421に対して相対的に移動し(すなわち、吐出口422に近づいて図2中に符号P2を付して示す位置となり)、照射領域が吐出口422側へと広がって照射領域のX方向の幅が矢印A1にて示す範囲となる。遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除されると(図2参照)、吐出口422の近傍にて、基板9上に吐出された直後のリブ形成材料81に出射光が照射され、吐出口形状に近似した断面形状を保ったまま基板9上のリブ形成材料81が硬化する。吐出口422からリブ形成材料81が連続して吐出されている状態では、吐出口422近傍に出射光が照射されていても、吐出途上のリブ形成材料81により、吐出口422内へと向かう光(出射光の基板9、ステージ20あるいはリブの表面における反射光)がある程度遮蔽されるため、吐出口422内のリブ形成材料81が硬化してリブ形成材料81の吐出に不具合が生じることはない。
【0034】
図2に示すように、遮蔽部材451が直立した状態にて、各吐出口422からリブ形成材料81を吐出しつつ、複数の吐出口422がリブ形成材料81の吐出側とは反対の方向(すなわち、(+X)方向)に主面91に沿って基板9に対して相対的に連続して移動することにより、各吐出口422から吐出されたリブ形成材料81が基板9上に順次付着し、ノズル421の相対的な移動方向に伸びる高精細なリブが形成される。このとき、リブ形成装置1では、ノズル421の開口面424が、その法線が吐出側((−X)側)にて基板9の主面91と交差するように傾斜していることにより、リブのYZ平面に平行な各断面では、(−Z)側から(+Z)側に向かってリブ形成材料を積み重ねるようにしてリブの各部位が形成されることとなる。このように、アスペクト比の高い状態で吐出口422からリブ形成材料が安定して吐出されることにより、高アスペクト比のリブが基板9上に形成される。
【0035】
図8は、形成途上のリブ8のYZ平面に平行な断面を示す図である。図8に示すリブ8では、Y方向の幅は100マイクロメートル(μm)、Z方向の高さは4000μm(すなわち、アスペクト比が40)となっている。実際には、基板9上には吐出部42における吐出口422の個数と同じ多数のリブ8が、Y方向に広範囲に亘って吐出口422と同じピッチにて並んでいる。
【0036】
リブ形成材料の吐出が続けられ、基板9上のリブ形成の終点がノズル421の近傍へと達すると、モータ部454により遮蔽部材451が水平に倒れた状態とされ(図6参照)、照射領域の先行エッジが吐出口422とは反対側へとノズル421に対して相対的に移動する(ステップS16)。この状態においても、照射領域の先行エッジ近傍のリブ形成材料81は、出射光の基板9における反射光の影響を受けるため、リブ形成材料81の断面形状が吐出口形状から大幅に変化する前に硬化が開始され、リブの対応する部位の断面形状が縦横比が大きい山形となる(図7参照)。照射領域の先行エッジの移動から微小時間経過した後に、リブ形成の終点がノズル421の真下へと到達し、リブ形成材料の吐出が停止される(ステップS17)。その後、終点近傍のリブ形成材料の硬化をさらに進行させるために基板9が僅かな距離だけさらに移動した後停止し(ステップS18)、光照射部43からの出射光の出射も停止される(ステップS19)。これにより、基板9上におけるリブの形成が完了する。なお、リブ形成装置1では、ヘッド部4をY方向に所定の距離だけ移動し、基板9も元の位置へと移動した後、上記ステップS12〜S19を繰り返すことにより、Y方向に関して基板9上の全体に亘って多数のリブを形成することも可能である。
【0037】
以上の工程にて形成されたリブは他の工程において焼成され、リブ形成材料中の樹脂分が除去されるとともに、低軟化点ガラスフリットが融着する。そして、適宜、他の必要な工程を経て平面表示装置の組立部品であるパネルが完成する。
【0038】
以上に説明したように、図1のリブ形成装置1では、光硬化性を有するリブ形成材料が吐出部42の吐出口422から吐出される間に、光照射部43から出射光を出射しつつ、吐出部42および光照射部43を基板9に沿う移動方向に基板9に対して相対的に移動することにより、当該移動方向に伸びるリブが形成される。
【0039】
ここで、照射領域変更部45が省略された比較例のリブ形成装置におけるリブの形成について述べる。図9は、比較例のリブ形成装置のノズル923の先端近傍を拡大して示す図であり、図10は、基板上に形成されるリブを示す平面図である。比較例のリブ形成装置における吐出口921が図10中に符号R1を付すX方向の位置に到達した際に吐出口921からのリブ形成材料の吐出と、光照射部922からの光の出射とを同時に開始する場合には、理想的には、図10の上段に示すように基板上のリブ形成材料がだれてしまうことが防止されるが(すなわち、リブ931の端部の断面形状が吐出口形状に近似したものとなるが)、実際には、リブ形成材料の吐出開始時に吐出口921近傍に光が照射され、吐出口921内のリブ形成材料が硬化してノズル923が詰まってしまう。また、吐出口921の位置R1の通過時(リブ形成材料の吐出開始時)には光照射部922からの光の出射を開始せず、吐出口921が図10中に符号R2を付すX方向の位置に到達した際に光照射部922からの光の出射を開始して、吐出開始時における吐出口921内のリブ形成材料の硬化を回避する場合には、図10の中段に示すように、吐出直後に光照射部922からの光が全く照射されなかったリブ形成材料は重力により形が崩れてしまい(図10中の符号R3を付すX方向の位置までリブ形成材料が広がってしまい)、リブ932の端部近傍において形状が大きく乱れてしまう。例えば、基板の移動速度が毎秒10mmであり、リブ形成材料の吐出開始後、光照射部922からの光の出射を開始するまでの時間が500m秒である場合には、基板においてリブの形状が大きく乱れた領域は、基板の移動方向(X方向)に関して5mm以上にも及んでしまう。実際には、基板に垂直な方向に関して吐出口が長いほどリブ形成材料が広範囲に広がってしまうため、この場合、基板において表示装置として利用することができない領域はさらに広がってしまう。
【0040】
これに対し、図1のリブ形成装置1では、リブ形成材料の吐出開始時において、遮蔽部材451が光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽を行って出射光の基板9上における照射領域の先行エッジを吐出口422から離れた位置に配置することにより、出射光の基板9等における反射光により吐出口422内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつリブの端部近傍における形状の乱れを抑制することができる。また、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後には、遮蔽部材451を移動して遮蔽部材451による出射光の部分的な遮蔽を解除して照射領域の先行エッジを吐出口422側へと移動することにより、照射領域の先行エッジが吐出口422近傍に配置される。これにより、吐出直後のリブ形成材料に出射光を直接照射して、高アスペクト比のリブの連続形成を安定して行うことができる。
【0041】
なお、図10の下段では、リブ形成装置1において、吐出口422が図10中に符号R4を付すX方向の位置に到達した際に光照射部43からの出射光の出射が開始され、吐出口422が位置R1に到達した際にリブ形成材料の吐出が開始され、位置R2に到達した際に遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除される場合に、基板9上に形成されるリブ8を抽象的に示しており、リブ8では、比較例のリブ932に比べて端部近傍における形状の乱れが抑制されている。
【0042】
また、図3のリブ形成動作では、照射領域変更部45が、リブ形成材料の吐出終了時よりも所定の微小時間(例えば、0.3秒以上1秒以下の時間)だけ前に照射領域の先行エッジを吐出口422とは反対側へと移動することにより、吐出終了直前において吐出口422内のリブ形成材料が硬化して、次のリブ形成材料の吐出にて不具合が生じることを防止することができる。以上のように、リブ形成装置1では、リブ形成材料の吐出開始時および吐出終了時に吐出口422近傍への出射光の照射が防止されるため、出射光が吐出口422のより近傍に照射されるように光照射部43を配置する、あるいは、ノズル421の庇部426を小さくする等して(すなわち、リブの連続形成時のみを考慮した好ましい条件にてリブ形成材料に出射光を照射して)、より高アスペクト比のリブの連続形成を安定して行うことも可能となる。
【0043】
ところで、図1のリブ形成装置1では、照射領域の先行エッジが吐出開始時から微小時間経過後に吐出口422側へと移動する距離A4が(図6参照)、基板9の主面91の法線方向に関する吐出口422の高さH1の50%とされているが(図2参照)、吐出開始時における吐出口422内のリブ形成材料の硬化を防止しつつ、遮蔽部材451の下方に位置するリブ形成材料の形状の乱れをある程度抑制するには、遮蔽部材451による出射光の遮蔽の解除前後における先行エッジの移動距離A4は、吐出口422のZ方向の高さH1の20%以上60%以下とされるのが好ましく、より好ましくは、40%以上55%以下とされる。
【0044】
また、リブ形成装置1では、遮蔽部材451により光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽を行う際の基板9上の照射領域の移動方向(X方向)に関する幅A3が、遮蔽部材451による遮蔽を解除した状態における照射領域のX方向の幅A1の約70%とされるが、光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽が行われる状態においても、直接照射される出射光によりリブ形成材料をある程度適切に硬化させるという観点では、出射光の部分的な遮蔽を行う際の照射領域のX方向の幅は、遮蔽を解除した状態における照射領域のX方向の幅の50%以上とされることが好ましい。
【0045】
図11は、照射領域変更部の他の例を示す図である。図11の照射領域変更部45aは、例えば、厚さ0.5mmの薄い板状の遮蔽部材451aを備え、遮蔽部材451aは、その両主面にそれぞれ対向して配置される2つの支持部材455によりスライド可能に挟持される。また、遮蔽部材451aの(+Z)側の端部は、ソレノイドを有する進退機構456に接続され、進退機構456により遮蔽部材451aが光照射部43の下方に向かって進退する。図11の照射領域変更部45aでは、リブ形成材料81の吐出開始時に、遮蔽部材451a(図11中に二点鎖線にて示す。)により光照射部43からの出射光がノズル421側にて部分的に遮蔽され、吐出開始時から微小時間経過後に進退機構456が遮蔽部材451aを移動することにより、遮蔽部材451aによる出射光の部分的な遮蔽が解除される。これにより、吐出開始時において吐出口422内のリブ形成材料81が硬化してリブ形成材料81の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。
【0046】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【0047】
上記実施の形態では、遮蔽位置変更機構であるモータ部454または進退機構456が、遮蔽部材451,451aを移動して光照射部43からの出射光を吐出部42側にて部分的に遮蔽することにより、光照射部43からの光の基板9上における照射領域の吐出口422側のエッジの位置を、リブ形成材料の吐出開始時から微小時間経過後に(または、吐出終了時よりも微小時間だけ前に)変更することが容易に実現されるが、基板9上における照射領域の吐出口422側のエッジの位置は、図12に示すように、光照射部43をY方向に平行な軸J1を中心として微小角度だけ回動する回動機構457により変更されてもよい。この場合、回動機構457が照射領域変更部となる。
【0048】
上記実施の形態にて基板9上に形成されるリブの断面形状は一例であり、表示装置の設計に合わせて適宜変更されてよい。吐出開始時において吐出口内のリブ形成材料が硬化することを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことが可能な本手法は、様々な断面形状のリブの形成に用いられてよいが、基板9上に形成される各リブにおいて、吐出部42の移動方向に垂直な断面の幅が200μm以下(好ましくは、50μm以上)、かつ、アスペクト比が2以上(好ましくは、45以下)とされる場合には、リブの連続形成時に吐出口422近傍に出射光を照射することが必須となるため、本手法は、このようなリブの形成に特に適している。
【0049】
リブ形成装置1では、吐出口422の全体が形成される吐出部42の開口面424が、その法線が吐出側にて基板9の主面91と交差するように傾斜していることにより、アスペクト比が高いリブが精度よく形成されるが、図2のノズル421において吐出口422の一部を対向面425にまで広げて形成して、アスペクト比が高いリブを形成することも可能である。すなわち、吐出口422の全体または大部分が形成される吐出部42上の開口面が、その法線が吐出側にて基板9と交差するように傾斜していればよい。
【0050】
上記実施の形態では、リブ形成材料は紫外線の照射により硬化するが、他の波長帯の光の照射により硬化するものであってもよく、この場合、光照射部43からの出射光の波長帯も適宜変更される。また、リブ形成材料は、低軟化点ガラスフリットを含むものが好ましいが、リブが形成される基板の用途によっては、他の材料を用いることも可能である。
【0051】
リブ形成装置1では、ステージ20上の基板9が吐出部42および光照射部43に対してX方向に移動するが、吐出部42および光照射部43を基板9に対してX方向に移動する機構が設けられてもよい。すなわち、リブ形成装置における吐出部42および光照射部43の基板9に対するX方向への相対的な移動は、いかなる機構にて実現されてもよい。
【0052】
リブ形成装置においてリブが形成される基板は、ガラス以外の材料により形成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】リブ形成装置の構成を示す図である。
【図2】ノズルの先端近傍を拡大して示す図である。
【図3】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作の流れを示す図である。
【図4】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作を説明するための図である。
【図5】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作を説明するための図である。
【図6】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作を説明するための図である。
【図7】基板上におけるリブ形成材料の断面形状を示す図である。
【図8】形成途上のリブの断面を示す図である。
【図9】比較例のリブ形成装置におけるノズルの先端近傍を拡大して示す図である。
【図10】基板上に形成されるリブの形状を説明するための図である。
【図11】照射領域変更部の他の例を示す図である。
【図12】照射領域変更部のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
【0054】
1 リブ形成装置
2 ステージ移動機構
8 リブ
9 基板
20 ステージ
42 吐出部
43 光照射部
45,45a 照射領域変更部
81 リブ形成材料
91 主面
422 吐出口
424 開口面
451,451a 遮蔽部材
454 モータ部
456 進退機構
457 回動機構
A1,A3 幅
A4 距離
P1,P2 位置
S11〜S19 ステップ
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板上にリブを形成する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、プラズマ表示装置等の平面表示装置に用いられるガラスの基板上にリブを形成する様々な手法が知られており、例えば、特許文献1では、ペースト状のリブ形成材料を基板上に吐出する吐出部、および、基板上に吐出されたリブ形成材料に紫外線を照射する光照射部を基板の主面に沿って基板に対して相対的に移動することにより、基板上にリブを形成するリブ形成装置が提案されている。
【0003】
また、特許文献2の段落0038では、このようなリブ形成装置において、光照射部からの光が吐出口へと入射することを防止する遮光部材を吐出部に取り付けることにより、吐出口内のリブ形成材料が硬化して吐出部が詰まることを防止する手法が開示されている。
【特許文献1】特開2002−184303号公報
【特許文献2】特開2003−234063号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、リブ形成装置において、高精度な断面形状を有するリブを基板上に形成するには、吐出口から吐出された直後のリブ形成材料に光照射部からの光が照射されることが好ましい。また、吐出口からリブ形成材料が連続して吐出されている状態では、吐出口近傍に光が照射されたとしても、吐出途上のリブ形成材料により吐出口内へと向かう光(例えば、基板における反射光)がある程度遮蔽されるため(あるいは、吐出口内のリブ形成材料が硬化する前に吐出されるため)、吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。しかしながら、リブ形成材料の吐出開始前に吐出口近傍に光が照射されると、光が吐出口内へと入射して吐出口内のリブ形成材料が硬化してしまい、吐出部が詰まってリブ形成材料の吐出に不具合が生じてしまう。仮に、吐出口からのリブ形成材料の吐出と、光照射部からの光の出射とを同時に開始したとしても、吐出開始時に吐出口内のリブ形成材料が硬化してしまう場合がある。
【0005】
リブ形成材料の吐出開始時には光照射部からの光の出射を停止し、所定時間経過後に光の出射を開始して、吐出開始時における吐出口内のリブ形成材料の硬化を回避することも考えられるが、吐出直後に光が照射されなかったリブ形成材料は重力により形が崩れて広がってしまい(基板の主面の状態によっては表面張力により丸まってしまい)、端部近傍においてリブの形状が大きく乱れてしまう。また、一旦、形状が乱れた部分は、通常、移動方向に長く連続してしまうため、基板において表示装置として利用することができない部分が大きくなってしまう。近年、平面表示装置の種類によっては、アスペクト比が高いリブが必要となってきており、この場合、リブの端部近傍における形状の乱れは特に顕著となってしまう。
【0006】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、吐出開始時において吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の発明は、基板上にリブを形成するリブ形成装置であって、基板が載置されるステージと、基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部と、前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部と、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記吐出部および前記光照射部を前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する移動機構と、前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する照射領域変更部とを備える。
【0008】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のリブ形成装置であって、前記光照射部が、前記吐出部に対して相対的に固定された前記基板上の領域に向けて出射光を出射し、前記照射領域変更部が、前記出射光を前記吐出部側にて部分的に遮蔽する遮蔽部材と、前記吐出開始時に前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行い、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記遮蔽部材を移動して前記遮蔽を解除する遮蔽位置変更機構とを備える。
【0009】
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のリブ形成装置であって、前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行う際の前記基板上の前記照射領域の前記移動方向に関する幅が、前記遮蔽を解除した状態における前記照射領域の前記幅の50パーセント以上である。
【0010】
請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載のリブ形成装置であって、前記吐出部が、前記基板の前記主面に向かうとともに前記主面に対して傾斜する吐出方向に前記吐出口から前記リブ形成材料を吐出し、前記吐出口の全体または大部分が形成される前記吐出部の開口面が、その法線が吐出側にて前記基板と交差するように傾斜している。
【0011】
請求項5に記載の発明は、請求項4に記載のリブ形成装置であって、前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジが、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する距離が、前記主面の法線方向に関する前記吐出口の高さの20パーセント以上60パーセント以下である。
【0012】
請求項6に記載の発明は、請求項4または5に記載のリブ形成装置であって、前記リブにおいて、前記移動方向に垂直な断面の幅が200マイクロメートル以下であり、アスペクト比が2以上である。
【0013】
請求項7に記載の発明は、請求項1ないし6のいずれかに記載のリブ形成装置であって、前記照射領域変更部が、前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジを、吐出終了時よりも所定の微小時間だけ前に前記吐出口とは反対側へと移動する。
【0014】
請求項8に記載の発明は、基板上にリブを形成するリブ形成方法であって、a)基板をステージ上に載置する工程と、b)前記基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部、および、前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部を、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する工程とを備え、前記b)工程が、前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する工程を備える。
【発明の効果】
【0015】
請求項1ないし8の発明では、吐出開始時において吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。
【0016】
また、請求項2の発明では、照射領域の吐出口側のエッジの位置を容易に変更することができ、請求項3の発明では、光照射部からの出射光の部分的な遮蔽が行われる状態においても、リブ形成材料をある程度適切に硬化させることができる。
【0017】
また、請求項4の発明では、アスペクト比の高い状態でリブ形成材料を安定して吐出することができ、請求項7の発明では、吐出終了直前において吐出口内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
図1はリブ形成装置1の構成を示す図である。リブ形成装置1は、プラズマ表示装置や電界放出表示装置(Field Emission Display)等の平面表示装置用のガラス基板(以下、「基板」という。)9上にリブ(平面表示装置の種類によっては、スペーサとも呼ばれる。)のパターンを形成する装置であり、リブが形成された基板9は他の工程を介して平面表示装置の組立部品であるパネルとなる。
【0019】
リブ形成装置1では、基台11上にステージ移動機構2が設けられ、ステージ移動機構2により基板9を保持するステージ20が図1中に示すX方向に移動可能とされる。基台11にはステージ20を跨ぐようにしてフレーム12が固定され、フレーム12にはヘッド移動機構3を介してヘッド部4が取り付けられる。
【0020】
ステージ移動機構2は、モータ21にボールねじ22が接続され、さらに、ステージ20に固定されたナット23がボールねじ22に取り付けられた構造となっている。ボールねじ22の上方にはガイドレール24が固定され、モータ21が回転すると、ナット23とともにステージ20がガイドレール24に沿ってX方向に滑らかに移動する(すなわち、ヘッド部4が基板9に対して相対的に主走査する。)。
【0021】
ヘッド移動機構3はフレーム12に支持されたモータ31、モータ31の回転軸に接続されたボールねじ32、および、ボールねじ32に取り付けられたナット33を有し、モータ31が回転することによりナット33が図1中のY方向に移動する。ナット33にはヘッド部4のベース40が取り付けられ、これにより、ヘッド部4がY方向に移動(副走査)可能とされる。ベース40はフレーム12に固定されたガイドレール34に接続され、ガイドレール34により滑らかに案内される。
【0022】
ヘッド部4は、基板9のステージ20とは反対側の主面上にペースト状のリブ形成材料を吐出する吐出部42、および、基板9に向けて紫外線を出射する光照射部43を有し、吐出部42および光照射部43はベース40に固定される昇降機構41の下部に取り付けられる。リブ形成材料は、紫外線により硬化(架橋反応)が開始する光開始剤や、バインダである樹脂、さらには、ガラスの粉体である低軟化点ガラスフリットを含む。吐出部42の下面には、Y方向に配列された複数の吐出口を有するノズル421が着脱可能に取り付けられる。吐出部42には逆止弁441を有する供給管442が取り付けられ、供給管442は分岐しており、一方がポンプ443に接続され、他方が制御弁444を介してリブ形成材料を貯溜するタンク445に接続される。
【0023】
光照射部43は光ファイバ431を介して紫外線を発生する光源ユニット432に接続され、吐出部42の(−X)側において基板9上に紫外線(以下、「出射光」という。)を出射する。後述するように、リブ形成の際には、吐出部42および光照射部43は一体的に基板9に対して相対移動し、さらに、吐出部42に対して相対的に固定された基板9上の領域に向けて光照射部43から出射光が照射されるため、光照射部43からの出射光により、基板9上に吐出されたリブ形成材料を硬化させることが可能となっている。
【0024】
図2はノズル421の先端近傍を拡大して示す図である。図2に示すように、ノズル421において各吐出口422へと連続する流路423(図2では、1つの吐出口422および1つの流路423のみに符号を付している。後述する図4ないし図6、図9、図11並びに図12において同様。)は、ZX平面に平行かつZ方向に対して傾斜した方向(例えば、45度だけ傾斜した方向)に伸びている。これにより、基板9の主面91に向かうとともに主面91に対して傾斜する吐出方向に吐出口422からリブ形成材料81が吐出される。また、ノズル421の開口面424(ノズル421の先端における複数の吐出口422を含む面)も、同様にその法線がZX平面に平行かつZ方向に対して傾斜している。ノズル421の図2中の(−Z)側の部位には、基板9の主面91に平行な対向面425が形成され、リブ形成装置1では、必要に応じて昇降機構41がノズル421をZ方向に移動することにより、リブの形成時におけるノズル421の対向面425と基板9の主面91との間の間隙がほぼ一定の微小な幅にて保たれ、ノズル421が常時、基板9の主面91に近接した状態とされる。ノズル421では、基板9の主面91の法線方向(Z方向)に関する吐出口422の高さH1は4ミリメートル(mm)とされる。
【0025】
図2に示すように、光照射部43は、光軸が基板9の主面91に垂直となるようにしてノズル421に近接して配置され、ノズル421の光照射部43側には、光照射部43からの出射光の基板9上における照射領域の形状を変更する照射領域変更部45が設けられる。照射領域変更部45は、Y方向に長い板状の遮蔽部材451を有し、遮蔽部材451は支持部材452を介してY方向に沿って伸びる軸部材453に固定される。軸部材453の(+Y)側の端部はモータおよび減速機を有するモータ部454に接続され、モータ部454が軸部材453を所定の回転角(例えば、90度)だけ回動することにより、遮蔽部材451の姿勢が直立した状態(図2中に実線にて示す。)と、水平に(基板9の主面91にほぼ平行に)倒れた状態(図2中に二点鎖線にて示す。)との間で切り替えられる。
【0026】
遮蔽部材451が水平に倒れた状態では、光照射部43からの出射光が遮蔽部材451により吐出部42側にて部分的に遮蔽され、遮蔽部材451が直立した状態では、遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除される。遮蔽部材451が水平に倒れた状態において、遮蔽部材451のX方向の長さは、例えば2〜3mmとされ、遮蔽部材451は基板9の主面91から高さ10〜15mmの位置に配置される。なお、照射領域変更部45では、遮蔽部材451の姿勢を短時間で(例えば、100m秒で)切り替えることが可能である。
【0027】
実際には、遮蔽部材451が直立した状態であっても、その出射位置が吐出口422よりも上方に配置される光照射部43からの出射光は、吐出口422の(+Z)側かつ(−X)側におけるノズル421の部位426(以下、「庇部426」という。)にて部分的に遮蔽される。遮蔽部材451が直立した状態において、出射光の主面91上における照射領域のX方向の幅(図2(並びに、後述の図4ないし図6)中にて符号A1を付す矢印にて示す幅)は、例えば7mm(通常、5〜10mm)とされ、仮に、ノズル421の庇部426が省略される場合には、照射領域のX方向の幅(図2中にて符号A2を付す矢印にて示す幅)は、幅A1に比べて僅かに(例えば、1mmだけ)広くなる。
【0028】
図1に示すように、ステージ移動機構2のモータ21、ポンプ443、制御弁444、光源ユニット432、ヘッド移動機構3のモータ31、並びに、ヘッド部4の昇降機構41およびモータ部454(図2参照)は制御部6に接続され、これらの構成が制御部6により制御されることにより、リブ形成装置1による基板9上へのリブの形成が行われる。
【0029】
次に、リブ形成装置1がリブを形成する動作について説明を行う。図3はリブ形成装置1が基板9上にリブを形成する動作の流れを示す図である。図1のリブ形成装置1では、外部の搬送機構により基板9が搬入されてステージ20上に載置されると(ステップS11)、ステージ移動機構2およびヘッド移動機構3により光照射部43および吐出部42が基板9に対して所定の初期位置に配置され、光照射部43から出射光の出射が開始される(ステップS12)。このとき、図4に示すように、モータ部454により遮蔽部材451が水平に倒れた状態とされており、基板9上における照射領域(図4において、基板9上における照射領域のX方向の範囲を符号A3を付す矢印にて示している。)の吐出口422側のエッジ(以下、「照射領域の先行エッジ」という。)が図4中に符号P1にて示す位置となり、この状態では、光照射部43からの出射光の基板9の主面91(およびステージ20の載置面(上面))における反射光(正反射光および乱反射光)は、吐出口422にはほとんど到達しない。
【0030】
出射光の出射が開始されると直ぐに、制御部6がステージ移動機構2のモータ21を駆動制御して、吐出部42の下方にてステージ20を(−X)方向に移動することにより、吐出部42および光照射部43が吐出部42を先行させつつ基板9に対して(+X)方向(以下、「移動方向」とも呼ぶ。)に相対移動を開始し、光照射部43からの出射光の基板9上における照射領域も移動方向に基板9に対して相対的に移動する(ステップS13)。
【0031】
また、基板9の移動開始とほぼ同時に(正確には僅かに遅れて)、吐出部42からのリブ形成材料の吐出が開始される(ステップS14)。吐出部42からのリブ形成材料の吐出は、図1に示す逆止弁441、ポンプ443および制御弁444により行われる。まず、制御部6の制御により制御弁444が開放された状態でポンプ443が吸引動作を行う。このとき、逆止弁441によりリブ形成材料の逆流が阻止されるため、タンク445からポンプ443へとリブ形成材料が引き込まれる。次に、制御弁444が閉じられ、ポンプ443が押出動作を行う。これにより、吐出部42から連続的にリブ形成材料が吐出される。
【0032】
リブ形成材料の吐出開始直後では、図5に示すように、吐出口422から吐出された直後のリブ形成材料81は、遮蔽部材451の下方にて光照射部43からの出射光が直接照射されない状態であっても、照射領域の先行エッジの位置P1の近傍では、出射光の基板9等における反射光の影響を受ける。したがって、基板9上におけるリブ形成材料81のYZ平面に平行な断面形状が、(−X)側から(+X)方向を向いて見た場合の吐出口422の形状(以下、「吐出口形状」という。)から大幅に変化する前に、リブ形成材料81が硬化を開始する。そして、図6に示すように、基板9上のリブ形成材料81の(−X)側の部位が、照射領域の先行エッジの位置P1よりも(−X)側に到達すると、リブ形成材料81の当該部位では、出射光が直接照射されることにより硬化がさらに進行する。これにより、基板9上のリブ形成材料81の(−X)側の部位(すなわち、リブの端部)では、そのYZ平面に平行な断面形状が、図7に示すように縦横比が大きい山形となる。なお、図4ないし図6に示す状態において、出射光の基板9上における照射領域のX方向の幅A3は例えば5mmとされる。
【0033】
リブ形成装置1では、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間(例えば、0.3秒以上1秒以下の時間)経過後に、図6のモータ部454を駆動させることにより、遮蔽部材451が直立して遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除される(ステップS15)。これにより、基板9上の照射領域の先行エッジが、図6中に符号A4を付す矢印にて示す距離(例えば、約2mm)だけ吐出口422側へとノズル421に対して相対的に移動し(すなわち、吐出口422に近づいて図2中に符号P2を付して示す位置となり)、照射領域が吐出口422側へと広がって照射領域のX方向の幅が矢印A1にて示す範囲となる。遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除されると(図2参照)、吐出口422の近傍にて、基板9上に吐出された直後のリブ形成材料81に出射光が照射され、吐出口形状に近似した断面形状を保ったまま基板9上のリブ形成材料81が硬化する。吐出口422からリブ形成材料81が連続して吐出されている状態では、吐出口422近傍に出射光が照射されていても、吐出途上のリブ形成材料81により、吐出口422内へと向かう光(出射光の基板9、ステージ20あるいはリブの表面における反射光)がある程度遮蔽されるため、吐出口422内のリブ形成材料81が硬化してリブ形成材料81の吐出に不具合が生じることはない。
【0034】
図2に示すように、遮蔽部材451が直立した状態にて、各吐出口422からリブ形成材料81を吐出しつつ、複数の吐出口422がリブ形成材料81の吐出側とは反対の方向(すなわち、(+X)方向)に主面91に沿って基板9に対して相対的に連続して移動することにより、各吐出口422から吐出されたリブ形成材料81が基板9上に順次付着し、ノズル421の相対的な移動方向に伸びる高精細なリブが形成される。このとき、リブ形成装置1では、ノズル421の開口面424が、その法線が吐出側((−X)側)にて基板9の主面91と交差するように傾斜していることにより、リブのYZ平面に平行な各断面では、(−Z)側から(+Z)側に向かってリブ形成材料を積み重ねるようにしてリブの各部位が形成されることとなる。このように、アスペクト比の高い状態で吐出口422からリブ形成材料が安定して吐出されることにより、高アスペクト比のリブが基板9上に形成される。
【0035】
図8は、形成途上のリブ8のYZ平面に平行な断面を示す図である。図8に示すリブ8では、Y方向の幅は100マイクロメートル(μm)、Z方向の高さは4000μm(すなわち、アスペクト比が40)となっている。実際には、基板9上には吐出部42における吐出口422の個数と同じ多数のリブ8が、Y方向に広範囲に亘って吐出口422と同じピッチにて並んでいる。
【0036】
リブ形成材料の吐出が続けられ、基板9上のリブ形成の終点がノズル421の近傍へと達すると、モータ部454により遮蔽部材451が水平に倒れた状態とされ(図6参照)、照射領域の先行エッジが吐出口422とは反対側へとノズル421に対して相対的に移動する(ステップS16)。この状態においても、照射領域の先行エッジ近傍のリブ形成材料81は、出射光の基板9における反射光の影響を受けるため、リブ形成材料81の断面形状が吐出口形状から大幅に変化する前に硬化が開始され、リブの対応する部位の断面形状が縦横比が大きい山形となる(図7参照)。照射領域の先行エッジの移動から微小時間経過した後に、リブ形成の終点がノズル421の真下へと到達し、リブ形成材料の吐出が停止される(ステップS17)。その後、終点近傍のリブ形成材料の硬化をさらに進行させるために基板9が僅かな距離だけさらに移動した後停止し(ステップS18)、光照射部43からの出射光の出射も停止される(ステップS19)。これにより、基板9上におけるリブの形成が完了する。なお、リブ形成装置1では、ヘッド部4をY方向に所定の距離だけ移動し、基板9も元の位置へと移動した後、上記ステップS12〜S19を繰り返すことにより、Y方向に関して基板9上の全体に亘って多数のリブを形成することも可能である。
【0037】
以上の工程にて形成されたリブは他の工程において焼成され、リブ形成材料中の樹脂分が除去されるとともに、低軟化点ガラスフリットが融着する。そして、適宜、他の必要な工程を経て平面表示装置の組立部品であるパネルが完成する。
【0038】
以上に説明したように、図1のリブ形成装置1では、光硬化性を有するリブ形成材料が吐出部42の吐出口422から吐出される間に、光照射部43から出射光を出射しつつ、吐出部42および光照射部43を基板9に沿う移動方向に基板9に対して相対的に移動することにより、当該移動方向に伸びるリブが形成される。
【0039】
ここで、照射領域変更部45が省略された比較例のリブ形成装置におけるリブの形成について述べる。図9は、比較例のリブ形成装置のノズル923の先端近傍を拡大して示す図であり、図10は、基板上に形成されるリブを示す平面図である。比較例のリブ形成装置における吐出口921が図10中に符号R1を付すX方向の位置に到達した際に吐出口921からのリブ形成材料の吐出と、光照射部922からの光の出射とを同時に開始する場合には、理想的には、図10の上段に示すように基板上のリブ形成材料がだれてしまうことが防止されるが(すなわち、リブ931の端部の断面形状が吐出口形状に近似したものとなるが)、実際には、リブ形成材料の吐出開始時に吐出口921近傍に光が照射され、吐出口921内のリブ形成材料が硬化してノズル923が詰まってしまう。また、吐出口921の位置R1の通過時(リブ形成材料の吐出開始時)には光照射部922からの光の出射を開始せず、吐出口921が図10中に符号R2を付すX方向の位置に到達した際に光照射部922からの光の出射を開始して、吐出開始時における吐出口921内のリブ形成材料の硬化を回避する場合には、図10の中段に示すように、吐出直後に光照射部922からの光が全く照射されなかったリブ形成材料は重力により形が崩れてしまい(図10中の符号R3を付すX方向の位置までリブ形成材料が広がってしまい)、リブ932の端部近傍において形状が大きく乱れてしまう。例えば、基板の移動速度が毎秒10mmであり、リブ形成材料の吐出開始後、光照射部922からの光の出射を開始するまでの時間が500m秒である場合には、基板においてリブの形状が大きく乱れた領域は、基板の移動方向(X方向)に関して5mm以上にも及んでしまう。実際には、基板に垂直な方向に関して吐出口が長いほどリブ形成材料が広範囲に広がってしまうため、この場合、基板において表示装置として利用することができない領域はさらに広がってしまう。
【0040】
これに対し、図1のリブ形成装置1では、リブ形成材料の吐出開始時において、遮蔽部材451が光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽を行って出射光の基板9上における照射領域の先行エッジを吐出口422から離れた位置に配置することにより、出射光の基板9等における反射光により吐出口422内のリブ形成材料が硬化してリブ形成材料の吐出に不具合が生じることを防止しつつリブの端部近傍における形状の乱れを抑制することができる。また、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後には、遮蔽部材451を移動して遮蔽部材451による出射光の部分的な遮蔽を解除して照射領域の先行エッジを吐出口422側へと移動することにより、照射領域の先行エッジが吐出口422近傍に配置される。これにより、吐出直後のリブ形成材料に出射光を直接照射して、高アスペクト比のリブの連続形成を安定して行うことができる。
【0041】
なお、図10の下段では、リブ形成装置1において、吐出口422が図10中に符号R4を付すX方向の位置に到達した際に光照射部43からの出射光の出射が開始され、吐出口422が位置R1に到達した際にリブ形成材料の吐出が開始され、位置R2に到達した際に遮蔽部材451による出射光の遮蔽が解除される場合に、基板9上に形成されるリブ8を抽象的に示しており、リブ8では、比較例のリブ932に比べて端部近傍における形状の乱れが抑制されている。
【0042】
また、図3のリブ形成動作では、照射領域変更部45が、リブ形成材料の吐出終了時よりも所定の微小時間(例えば、0.3秒以上1秒以下の時間)だけ前に照射領域の先行エッジを吐出口422とは反対側へと移動することにより、吐出終了直前において吐出口422内のリブ形成材料が硬化して、次のリブ形成材料の吐出にて不具合が生じることを防止することができる。以上のように、リブ形成装置1では、リブ形成材料の吐出開始時および吐出終了時に吐出口422近傍への出射光の照射が防止されるため、出射光が吐出口422のより近傍に照射されるように光照射部43を配置する、あるいは、ノズル421の庇部426を小さくする等して(すなわち、リブの連続形成時のみを考慮した好ましい条件にてリブ形成材料に出射光を照射して)、より高アスペクト比のリブの連続形成を安定して行うことも可能となる。
【0043】
ところで、図1のリブ形成装置1では、照射領域の先行エッジが吐出開始時から微小時間経過後に吐出口422側へと移動する距離A4が(図6参照)、基板9の主面91の法線方向に関する吐出口422の高さH1の50%とされているが(図2参照)、吐出開始時における吐出口422内のリブ形成材料の硬化を防止しつつ、遮蔽部材451の下方に位置するリブ形成材料の形状の乱れをある程度抑制するには、遮蔽部材451による出射光の遮蔽の解除前後における先行エッジの移動距離A4は、吐出口422のZ方向の高さH1の20%以上60%以下とされるのが好ましく、より好ましくは、40%以上55%以下とされる。
【0044】
また、リブ形成装置1では、遮蔽部材451により光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽を行う際の基板9上の照射領域の移動方向(X方向)に関する幅A3が、遮蔽部材451による遮蔽を解除した状態における照射領域のX方向の幅A1の約70%とされるが、光照射部43からの出射光の部分的な遮蔽が行われる状態においても、直接照射される出射光によりリブ形成材料をある程度適切に硬化させるという観点では、出射光の部分的な遮蔽を行う際の照射領域のX方向の幅は、遮蔽を解除した状態における照射領域のX方向の幅の50%以上とされることが好ましい。
【0045】
図11は、照射領域変更部の他の例を示す図である。図11の照射領域変更部45aは、例えば、厚さ0.5mmの薄い板状の遮蔽部材451aを備え、遮蔽部材451aは、その両主面にそれぞれ対向して配置される2つの支持部材455によりスライド可能に挟持される。また、遮蔽部材451aの(+Z)側の端部は、ソレノイドを有する進退機構456に接続され、進退機構456により遮蔽部材451aが光照射部43の下方に向かって進退する。図11の照射領域変更部45aでは、リブ形成材料81の吐出開始時に、遮蔽部材451a(図11中に二点鎖線にて示す。)により光照射部43からの出射光がノズル421側にて部分的に遮蔽され、吐出開始時から微小時間経過後に進退機構456が遮蔽部材451aを移動することにより、遮蔽部材451aによる出射光の部分的な遮蔽が解除される。これにより、吐出開始時において吐出口422内のリブ形成材料81が硬化してリブ形成材料81の吐出に不具合が生じることを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことができる。
【0046】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【0047】
上記実施の形態では、遮蔽位置変更機構であるモータ部454または進退機構456が、遮蔽部材451,451aを移動して光照射部43からの出射光を吐出部42側にて部分的に遮蔽することにより、光照射部43からの光の基板9上における照射領域の吐出口422側のエッジの位置を、リブ形成材料の吐出開始時から微小時間経過後に(または、吐出終了時よりも微小時間だけ前に)変更することが容易に実現されるが、基板9上における照射領域の吐出口422側のエッジの位置は、図12に示すように、光照射部43をY方向に平行な軸J1を中心として微小角度だけ回動する回動機構457により変更されてもよい。この場合、回動機構457が照射領域変更部となる。
【0048】
上記実施の形態にて基板9上に形成されるリブの断面形状は一例であり、表示装置の設計に合わせて適宜変更されてよい。吐出開始時において吐出口内のリブ形成材料が硬化することを防止しつつ、リブの連続形成を安定して行うことが可能な本手法は、様々な断面形状のリブの形成に用いられてよいが、基板9上に形成される各リブにおいて、吐出部42の移動方向に垂直な断面の幅が200μm以下(好ましくは、50μm以上)、かつ、アスペクト比が2以上(好ましくは、45以下)とされる場合には、リブの連続形成時に吐出口422近傍に出射光を照射することが必須となるため、本手法は、このようなリブの形成に特に適している。
【0049】
リブ形成装置1では、吐出口422の全体が形成される吐出部42の開口面424が、その法線が吐出側にて基板9の主面91と交差するように傾斜していることにより、アスペクト比が高いリブが精度よく形成されるが、図2のノズル421において吐出口422の一部を対向面425にまで広げて形成して、アスペクト比が高いリブを形成することも可能である。すなわち、吐出口422の全体または大部分が形成される吐出部42上の開口面が、その法線が吐出側にて基板9と交差するように傾斜していればよい。
【0050】
上記実施の形態では、リブ形成材料は紫外線の照射により硬化するが、他の波長帯の光の照射により硬化するものであってもよく、この場合、光照射部43からの出射光の波長帯も適宜変更される。また、リブ形成材料は、低軟化点ガラスフリットを含むものが好ましいが、リブが形成される基板の用途によっては、他の材料を用いることも可能である。
【0051】
リブ形成装置1では、ステージ20上の基板9が吐出部42および光照射部43に対してX方向に移動するが、吐出部42および光照射部43を基板9に対してX方向に移動する機構が設けられてもよい。すなわち、リブ形成装置における吐出部42および光照射部43の基板9に対するX方向への相対的な移動は、いかなる機構にて実現されてもよい。
【0052】
リブ形成装置においてリブが形成される基板は、ガラス以外の材料により形成されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【0053】
【図1】リブ形成装置の構成を示す図である。
【図2】ノズルの先端近傍を拡大して示す図である。
【図3】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作の流れを示す図である。
【図4】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作を説明するための図である。
【図5】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作を説明するための図である。
【図6】リブ形成装置が基板上にリブを形成する動作を説明するための図である。
【図7】基板上におけるリブ形成材料の断面形状を示す図である。
【図8】形成途上のリブの断面を示す図である。
【図9】比較例のリブ形成装置におけるノズルの先端近傍を拡大して示す図である。
【図10】基板上に形成されるリブの形状を説明するための図である。
【図11】照射領域変更部の他の例を示す図である。
【図12】照射領域変更部のさらに他の例を示す図である。
【符号の説明】
【0054】
1 リブ形成装置
2 ステージ移動機構
8 リブ
9 基板
20 ステージ
42 吐出部
43 光照射部
45,45a 照射領域変更部
81 リブ形成材料
91 主面
422 吐出口
424 開口面
451,451a 遮蔽部材
454 モータ部
456 進退機構
457 回動機構
A1,A3 幅
A4 距離
P1,P2 位置
S11〜S19 ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板上にリブを形成するリブ形成装置であって、
基板が載置されるステージと、
基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部と、
前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部と、
前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記吐出部および前記光照射部を前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する移動機構と、
前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する照射領域変更部と、
を備えることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項2】
請求項1に記載のリブ形成装置であって、
前記光照射部が、前記吐出部に対して相対的に固定された前記基板上の領域に向けて出射光を出射し、
前記照射領域変更部が、
前記出射光を前記吐出部側にて部分的に遮蔽する遮蔽部材と、
前記吐出開始時に前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行い、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記遮蔽部材を移動して前記遮蔽を解除する遮蔽位置変更機構と、
を備えることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項3】
請求項2に記載のリブ形成装置であって、
前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行う際の前記基板上の前記照射領域の前記移動方向に関する幅が、前記遮蔽を解除した状態における前記照射領域の前記幅の50パーセント以上であることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項4】
請求項2または3に記載のリブ形成装置であって、
前記吐出部が、前記基板の前記主面に向かうとともに前記主面に対して傾斜する吐出方向に前記吐出口から前記リブ形成材料を吐出し、前記吐出口の全体または大部分が形成される前記吐出部の開口面が、その法線が吐出側にて前記基板と交差するように傾斜していることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項5】
請求項4に記載のリブ形成装置であって、
前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジが、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する距離が、前記主面の法線方向に関する前記吐出口の高さの20パーセント以上60パーセント以下であることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項6】
請求項4または5に記載のリブ形成装置であって、
前記リブにおいて、前記移動方向に垂直な断面の幅が200マイクロメートル以下であり、アスペクト比が2以上であることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項7】
請求項1ないし6のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
前記照射領域変更部が、前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジを、吐出終了時よりも所定の微小時間だけ前に前記吐出口とは反対側へと移動することを特徴とするリブ形成装置。
【請求項8】
基板上にリブを形成するリブ形成方法であって、
a)基板をステージ上に載置する工程と、
b)前記基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部、および、前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部を、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する工程と、
を備え、
前記b)工程が、前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する工程を備えることを特徴とするリブ形成方法。
【請求項1】
基板上にリブを形成するリブ形成装置であって、
基板が載置されるステージと、
基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部と、
前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部と、
前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記吐出部および前記光照射部を前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する移動機構と、
前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する照射領域変更部と、
を備えることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項2】
請求項1に記載のリブ形成装置であって、
前記光照射部が、前記吐出部に対して相対的に固定された前記基板上の領域に向けて出射光を出射し、
前記照射領域変更部が、
前記出射光を前記吐出部側にて部分的に遮蔽する遮蔽部材と、
前記吐出開始時に前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行い、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記遮蔽部材を移動して前記遮蔽を解除する遮蔽位置変更機構と、
を備えることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項3】
請求項2に記載のリブ形成装置であって、
前記遮蔽部材により前記出射光の部分的な遮蔽を行う際の前記基板上の前記照射領域の前記移動方向に関する幅が、前記遮蔽を解除した状態における前記照射領域の前記幅の50パーセント以上であることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項4】
請求項2または3に記載のリブ形成装置であって、
前記吐出部が、前記基板の前記主面に向かうとともに前記主面に対して傾斜する吐出方向に前記吐出口から前記リブ形成材料を吐出し、前記吐出口の全体または大部分が形成される前記吐出部の開口面が、その法線が吐出側にて前記基板と交差するように傾斜していることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項5】
請求項4に記載のリブ形成装置であって、
前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジが、前記吐出開始時から前記微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する距離が、前記主面の法線方向に関する前記吐出口の高さの20パーセント以上60パーセント以下であることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項6】
請求項4または5に記載のリブ形成装置であって、
前記リブにおいて、前記移動方向に垂直な断面の幅が200マイクロメートル以下であり、アスペクト比が2以上であることを特徴とするリブ形成装置。
【請求項7】
請求項1ないし6のいずれかに記載のリブ形成装置であって、
前記照射領域変更部が、前記照射領域の前記吐出口側の前記エッジを、吐出終了時よりも所定の微小時間だけ前に前記吐出口とは反対側へと移動することを特徴とするリブ形成装置。
【請求項8】
基板上にリブを形成するリブ形成方法であって、
a)基板をステージ上に載置する工程と、
b)前記基板の前記ステージとは反対側の主面上に光硬化性を有するリブ形成材料を吐出口から吐出する吐出部、および、前記基板上に吐出されたリブ形成材料に光を照射する光照射部を、前記吐出口からリブ形成材料が吐出される間に、前記基板に沿う移動方向に前記吐出部を先行させつつ前記基板に対して相対的に移動することにより、前記移動方向に伸びるリブを形成する工程と、
を備え、
前記b)工程が、前記光照射部からの光の前記基板上における照射領域の前記吐出口側のエッジを、リブ形成材料の吐出開始時から所定の微小時間経過後に前記吐出口側へと移動する工程を備えることを特徴とするリブ形成方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2008−10309(P2008−10309A)
【公開日】平成20年1月17日(2008.1.17)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−179638(P2006−179638)
【出願日】平成18年6月29日(2006.6.29)
【出願人】(000207551)大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年1月17日(2008.1.17)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年6月29日(2006.6.29)
【出願人】(000207551)大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Fターム(参考)】
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